VCSELs for atomic sensors

Chip-scale atomic devices

“…88 Some VCSELs have been developed specifically for chipscale atomic devices. 83,89 In one design, 90 the VCSEL was grown with an integrated photodetector to collect the light reflected back toward the VCSEL from a surface. VCSELs lasing at 894 nm with a threshold current of 0.32 mA at an elevated temperature (110 C) have also been developed for application to chip-scale atomic clocks.…”

“…Since the lifetime of a laser gets shorter as its operating temperature is increased, there is potentially a tradeoff between the lifetime of a chipscale atomic clock and its operating temperature range. Accelerated lifetime testing 89 of VCSELs developed for CSAC applications suggests that device lifetimes over 6 yr are reasonable for operating temperatures of 85 C. The cell must also be temperature stabilized to reduce temperature-dependent frequency shifts due to collisional processes within the cell. With temperature compensated buffer gas mixtures of a few hundred Torr, a temperature stability of $0.1 K is required to maintain a fractional frequency stability of 10…”

“…This doubled the interaction length and increased the signal strength. A novel integrated laser/photodetector 89 was also developed for this design.…”

Ширина линии излучения и alpha-фактор одномодовых вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 850 нм на основе квантовых ям InGaAs/AlGaAs -=SUP=-*-=/SUP=-

“…На первом участке ширина линии излучения падает с ростом оптической мощности, однако при дальнейшем росте оптической мощности на втором участке наблюда-ется сильное отклонение ν L от линейной зависимости, что может также приводить к уширению линии гене-рации одномодовых ВИЛ при прямой токовой модуля-ции [18]. В результате ширина линии излучения для исследуемых ВИЛ достигает минимального значения ∼ 110 МГц при выходной оптической мощности 0.8 мВт (рабочий ток 1.8 мА), что является типичной величиной для ВИЛ с классической геометрией микрорезонато-ра (без существенного увеличения его эффективной длины) [8,19].…”

“…Большое внимание уде-ляется вопросу создания сверхскоростных энергоэффек-тивных оптических межсоединений, когда необходимо повысить быстродействие лазеров в режиме прямой токовой модуляции, снизить их энергопотребление и одновременно уменьшить ширину спектра лазерного излучения для снижения дисперсии сигнала при пере-даче данных по оптическому волокну [2,3]. В последние годы растет интерес к микроминиатюрным источникам лазерного излучения на основе ВИЛ ближнего инфра-красного (ИК) диапазона для применения в квантовых магнитометрах [4,5], лазерных интерферометрах [6] и квантовых стандартах частоты (так называемые атомные часы) [7,8], где принципиально требуется обеспечить одномодовый режим лазерной генерации ВИЛ с фик-сированным направлением поляризации и малой ши-риной линии излучения. Классический способ получе-ния одномодового режима лазерной генерации ВИЛ -уменьшение размеров токовой апертуры, используемой для ограничения области инжекции носителей.…”