王 第１期 健等 太赫兹量子级联激光器光束特性分析 ｌ３１ Ｏ９ Ｏ ９ Ｏ ８ Ｏ ８ Ｏ ７ Ｏ ７ Ｏ ６ Ｏ ６ Ｏ ５ Ｏ ５ Ｏ ４ Ｏ ４ Ｏ ３ Ｏ ３ Ｏ ２ Ｏ ２ 涮潞鳗 Ｏ Ｏ 矧潮瑚疆誓 一 ａ ＴＭ ｌ ｍｄｅ ｂ ＴＭ ｍｄｅ 图６ Ｆｉｇ ６ ｚ １ Ｏ ７ Ｕ ｍｍ处的衍射光斑 Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｎ ｓｐｔｓ ｗｈｅｎ ｚ ｌｏｍｍ 在戈和 方向上ｐｘ和１５Ｉ 随激射波长的变化曲线如图８所示 从此图可以看出 ①尽管ＴＭ 和ＴＭ 模对应的 接触层厚度和掺杂浓度不同 但在激射波长变化时 两个模式的１５Ｉ工也始终是相等的 且随着激射波长的增 大 乡ｚ基本上线性变大 ②随着激射波长的增大 两个模式的１５Ｉｙ都缓慢增大 且ＴＭ 模总小于ＴＭ 模的ｐｙ ｌ ８０ｒ １ ６０ｊ １ ４０ ０ Ｃ １ ２０ ｃａ Ｕ Ｃ 磐 Ｑ ２ 一 ５０ １ ＯＯ ５０ ２００ ２５０ ＷａＶｅｇｕｉｄｅ ｗｊｄｔｈ ｍ 图７ Ｆｉｇ ７ 远场发散角随波导宽度的变化 Ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ Ｖｓ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｗｉｄｔｈ 图８ Ｆｉｇ ８ 远场发散角随波长的变化 Ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ Ｖｓ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ 对上述计算结果的解释 当激射波长不变 但波导宽度变大时 光场在戈轴上的尺度相应地变大 因此ｐ譬 会相应地变小 当波导宽度不变 而激射波长变大时 光场相对变小 因此秒 会相应地变大 另外 在 方向 上 无论是波导宽度的变化还是激射光波长的变化 场的尺度都比较小且变化不大 因此１５Ｉ 比较大 但变化 不大 由于ＴＭ 模的光场除了在有源层的一小部分外 大部分进人了衬底 而ＴＭ模的光场主要在有源区 内 这样ＴＭ 模的光场在ｙ方向上的尺度比较大 它的散射角ｐｖ比较小 另外 我们还计算了接触层厚度和掺杂浓度变化时两个模式的衍射场 发现两模式的１５Ｉｚ和ｐｙ基本上不 随接触层厚度和掺杂浓度的变化而变化 ３ 结论 通过分析ＳＩ ＳＰ Ｑ Ｃ Ｌ波导结构中激光模式的阈值增益随波导参数和激射波长的变化关系得到 波导宽 度和激射波长对阈值增益虽有影响 但远不如接触层厚度和掺杂浓度对阈值增益的影响 在接触层厚度较小 和掺杂浓度较低的情况下 ＴＭ 模的阈值增益较小 而在接触层厚度较大和掺杂浓度较高的情况下 ＴＭ 模 的阈值增益较小 在此基础上 又分析了激光器出射光束的远场特性 得到了光束的远场光斑基本是一个椭 圆 ＴＭ 和ＴＭ 模戈方向的远场散射角是相同的 它随波导宽度或激射波长的增加分别线性增加或线性减