论文摘要
半导体微腔激光器具有小体积,低功耗,低阈值等优点,在光子集成和光电子集成等方面有广阔的应用前景。半导体微盘激光器作为最早发展起来的微腔激光器,已经被各国科学家进行了广泛的研究。最近,耦合微盘激光器也因为能通过光刻技术这个简单的制作方法来实现而引起了科学家们的广泛关注。本论文运用二维时域有限差分方法（FDTD）并参照二维微盘的解析解,模拟和分析了半径（R）相同,折射率为n的两个微盘构成的耦合微盘随两个微盘之间的距离发生变化时的模式特征。对于同一阶回音壁模式（Whisper-Gallery Mode）,当模场分布呈不同对称性时,模式波长和品质因子（Q值）随微盘间距的大小的变化出现分裂现象。结果还显示一阶回音壁模式和二阶回音壁模式在一定情况下会发生耦合,并且当耦合区大小变化时一阶模和二阶模的模式耦合特征中出现了反交叉耦合现象。运用FDTD方法对于n=3.2,R=1μm的耦合微盘的模拟时发现,模场分布关于Y轴呈对称分布时,一阶WGM TE9,1模和二阶WGM TE6,2模的模式特征随微盘间距大小变化时,模式特征的变化存在反交叉耦合模现象。而当n=2.8时,TE9,1和TE6,2也发生耦合,且模场分布关于Y轴呈反对称分布时,模式波长出现耦合交叉现象。若改变微盘的半径,同样存在基模和高阶模的耦合现象。一阶和二阶WGM的耦合会导致一阶WGM模式Q值的下降。因此在做器件的时应避开这些耦合模,使品质因子处于最大值,从而实现激光器的低阈值激射。
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