用於產生太赫茲波的雙模半導體雷射器技術研究

《用於產生太赫茲波的雙模半導體雷射器技術研究》是依託北京郵電大學，由郭霞擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：用於產生太赫茲波的雙模半導體雷射器技術研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：郭霞
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

THz技術在物體成像、環境監測、醫療診斷、國家安全以及反恐等領域的發展起著重要的作用，而缺乏室溫工作、成本高、系統複雜的THz光源是限制THz技術進一步發展的瓶頸。本項目在充分了解光學方法獲得THz輻射源的研究現狀和存在的問題基礎上，提出了VCSEL結構在單腔下實現穩定、可控、雙縱模激射拍頻為THz頻率的新思想。由於直接發光，不需要泵浦非線性材料，解決現有方案吸收損耗大的問題；由於從單個有源區發射，兩個共振的頻率差隨溫度、時間等因素變化較小，可獲得較穩定的THz輻射源。在解決寬反射頻寬和寬增益譜的結構設計、雙模式雷射的產生與雷射效率矛盾等關鍵科學問題和材料生長和器件製備的等技術問題，製備出室溫直流雙共振VCSEL原型器件，差頻範圍為5～10THz，THz功率＞1μW；理論上並在實驗上探索並展示差頻信號隨時間、溫度變化相對不變的物理根源和物理效應。

結題摘要

THz技術在物體成像、環境監測、醫療診斷、國家安全以及反恐等領域的發展起著重要作用，而缺乏室溫工作、成本高、系統複雜的THz光源是限制THz技術進一步發展的瓶頸。本項目在充分了解光學方法獲得THz輻射源的研究現狀和存在的問題基礎上，提出並掌握了VCSEL結構在單腔下實現穩定、可控、雙縱模激射拍頻為THz頻率的基本原理、設計原則和關鍵製備工藝技術，國際上第二個團隊獲得雙波長室溫激射垂直腔面發射雷射器(VCSEL)，拍頻差為7.4THz；針對VCSEL雙模式雷射晶片的特點搭建了可以精細調整偏置電流和溫度控制的測試與封裝平台，設計並可實現對THz輻射源的同軸結構帶控溫耦合封裝的製備工藝，可實現小批量生產。同時，根據最近VCSEL的發展趨勢，我們增加了高速VCSEL的研製內容，實現了17GHz的小信號調製速率，成為國內第一個報導高速VCSEL結果的研究小組。 發表SCI收錄學術論文20篇，申請國家發明專利10項，培養博士研究生2名，碩士研究生9名。