连续可变偏振光注入垂直腔面发射激光器的偏振开关及双稳特性.docx

标题中的“连续可变偏振光注入垂直腔面发射激光器的偏振开关及双稳特性”是指在垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, VCSELs）中，通过连续调整注入激光的偏振角度来研究其偏振状态的变化以及由此产生的偏振开关（Polarization Switching, PS）和偏振双稳（Polarization Bistability, PB）现象。这种现象在光通信、光学数据处理和量子计算等领域具有重要应用。 VCSELs是一种半导体激光器，它的光源是从垂直于激光器表面的方向发射出来的。在该研究中，利用了一个自旋反转模型（Spin-Flip Model, SFM）来模拟和分析VCSEL的行为。这个模型考虑了激光器内部电子自旋的状态转换，这是影响激光器偏振特性的关键因素。 论文摘要指出，当注入光的偏振角度正向和反向扫描时，VCSEL的偏振状态会发生切换，即出现PS现象。同时，激光器的输出偏振状态可以稳定在两个不同的状态，形成PB效应。这表明VCSEL在特定的注入参数下具有动态偏振控制的能力。 研究发现，PS点的位置（即偏振状态切换的临界点）会随着扫描周期的变化而变化。当注入强度保持不变时，扫描周期的增加会导致正向和反向PS点的位置发生相反的移动，从而影响PB区域的宽度，即偏振双稳状态的范围。更短的扫描周期和更大的频率失谐（即注入光频率与VCSEL自由运行频率之间的差异）会扩大PB区域，这可能有利于提高偏振态的选择性和稳定性。 此外，论文还讨论了注入光强度和偏置电流对PS和PB特性的影响。注入光强度的减小以及扫描周期的缩短可以扩大PB宽度，这表明弱注入条件下的VCSEL更容易表现出稳定的双稳偏振状态。当偏置电流增加时，PS点对应的偏振角度大致增加，但PB区域的宽度会显著波动，并且随着扫描周期的增加，PB宽度会减小。 研究还提到了自旋反转速率对VCSEL输出偏振分量的影响。较低的自旋反转速率倾向于产生更大的PB宽度，这意味着在控制自旋反转过程的速度时，可以进一步优化VCSEL的偏振特性。 这项研究揭示了连续可变偏振注入对VCSEL偏振行为的深刻影响，为理解和设计具有可控偏振特性的VCSEL提供了理论依据，这对于开发高性能的光电子器件具有重要的科学价值和应用潜力。