微型铷原子钟专用795 nm垂直腔表面发射激光器

• 作者: 宁永强 张建 张建伟 张星 曾玉刚 王立军
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 垂直腔面发射激光器 铷原子钟 高温 非闭合台面
• 年，卷（期）: 2014,（1）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 50-57
• 页数: 8页
• 分类号: TN248.1
• 字数: 4945字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20142201.0050

摘要

针对铷(87Rb)原子钟激励光源微型化和高温工作的特殊需求,设计并制备了对应铷原子能级跃迁的795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL).首先,根据k·p理论计算了InAlGaAs/AlGaAs量子阱的价带能级和材料增益,得到最优的量子阱组分和厚度;然后,采用一维传输矩阵方法设计了795 nm波段的布拉格反射器(DBR),根据完整结构VCSEL器件的驻波场分布设计了掺杂分布;最后,采用金属有机气相外延(MOVPE)技术生长了优化的795 nm VCSEL外延结构,并制备了氧化限制型非闭合台面结构的795 nm顶发射器件.实验显示:封装后的75μm口径器件可在室温至85℃范围内连续工作,最高功率为17 mW,激光光束呈圆形,发散角为15°,激射波长的温漂系数为0.064 nm/℃;在温度为52℃、注入电流为100 mA时,激射波长位于794.7 nm(对应铷原子钟需要的波长),基本满足铷原子钟激励光源对波长稳定和高温工作的要求.