椭圆氧化孔径垂直腔面发射激光器的偏振特性

为了改善用于铷原子钟的795 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振稳定性,研究了不同氧化孔径和椭圆度对VCSEL偏振性能的影响。利用COMSOL Multiphysics的波动光学频域模块模拟了不同氧化孔径对有源区谐振光强的影响。结果表明,当氧化孔径为3.5～4.0μm时,有源区的谐振强度最高。采用可实时观察的湿法氧化系统,研究了氧化温度对氧化速率和氧化孔椭圆度的影响。随着注入电流的增加,三种不同椭圆氧化孔的VCSEL表现出不同的模式特性、偏振特性和偏振角旋转特性。测试结果表明,带有长轴径为3.7μm、椭圆度为1.7的椭圆氧化孔的VCSEL性能最佳。在85℃下,当注入电流为1.5 mA时,输出功率为0.86 mW,激光波长为795.4 nm,边模抑制比（SMSR）为43 dB,线宽为65 MHz,正交偏振抑制比（OPSR）为23.8 dB。在0.6～2.7 mA的范围内,VCSEL的主偏振方向保持不变。