微小孔径激光器的工艺及器件功率和寿命特性分析

在650nm波长半导体激光器的基础上制造出了高输出功率的微小孔径激光器.驱动电流为25mA时， 输出功率达到0.4mW，最大功率可达１mW以上.叙述了微小孔径激光器的特殊的制造工艺，并分析了器件可能的失效机理. 关键词： 近场光学 微小孔径激光器 半导体激光器 失效分析     

极小孔半导体激光器近场区光场分布研究

利用时域有限差分法(FDTD)计算和分析了极小孔半导体激光器输出光端面附近的光场分布,指出小孔激光器近场区域光场分布的特点,讨论了小孔大小和金属厚度对光场分布和光源分辨率的影响,得到设计和制备极小孔半导体激光器的优化方法.     

用数值方法分析微孔激光器出射光的近场特性

微孔激光器作为应用于近场光信息存储系统中的一种新型光源，它的出射光斑的近场特性对于近场光存储是十分重要的。针对纳米孔径运用角谱进行Fox-Li数值迭代，得到不同孔径微孔激光器的基模光强分布，然后运用二维非线性时域有限差分法分析微孔激光器出射端即微孔金属膜的近场光学性质，模拟计算了不同孔径和厚度的微孔金属膜的光强近场分布，从应用于近场光存储的角度，给出反映其近场光学特性的相关数据。发现由于TM模式下金属存在局域表面等离子增强效应，使得其出射强度比TE模式高一个数量级，从而更适于作为实际中近场光存储系统和原理试验的光学头。     

反射式无孔径近场Raman研究(英文)

近场扫描光学显微技术与Raman光谱技术的结合能够在纳米尺度下提供化学 /结构信息 ,这对很多应用都是至关重要的 ,比如硅器件 ,纳米器件 ,量子点及生物样品单分子研究。本文报导了采用无孔径探针的近场Raman研究。我们的系统有两大特征 :1 近场Raman的增强是通过金属探针上的银镀层实现的 ,无需样品准备 ;2 系统在反射模式下工作 ,适用于任何样品。这两点对实际应用是至关重要的。我们首次在实际硅器件上用 1秒积分时间获得了 1维近场Raman映射和 2维近场Raman图象。我们首次展示了由于积分时间短 ,该技术可用于成象用途。因此 ,这是近场扫描Raman研究中的一次巨大进步。此外 ,我们系统中采用的金属探针可同时用于AFM及电学特性成象 ,比如电阻 ,电容 ,这些是器件应用中的重要参数。     

用于近场集成光学头微透镜器件的灰度掩模技术

讨论了制作适用于近场集成光学头中的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜的灰度掩模技术。定性地给出了与几种典型的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜对应的灰度掩模版的设计实例 ,以及将它应用于光刻操作的情况 ,为采用灰度掩模技术制作适用于近场集成光学头中的微透镜器件奠定了基础。灰度掩模技术在微透镜器件的制作方面具有重要的应用前景 ,有助于简化制备工艺 ,降低制作成本 ,优化微透镜阵列的结构参数。     

半导体激光器近场图的实验观测

半导体激光器近场图的实验观测杨枫（东北师范大学物理系１３００２４）在许多激光应用中使用的都是半导体激光器，并且往往要求激光器单模输出，所以观测激光器的工作模式非常重要．激光器的纵模可以通过光谱分析观测．半导体激光器谐振腔反射镜很小，所以激光束的方向性...     

SNOM应用于光电材料和器件的光学特性的探测和表征

介绍了近场光学及近场探测的原理 ,给出了其用于光电器件研究中的一些结果。近场光学方法具有超衍射分辩的本领和纳米局域光场探测的能力 ,适用于多种光电材料的探测与表征 ,包括 :LD、光纤波导器件、光子晶体器件等。纳米局域光场和倏逝场的探测发现了许多远场探测无法得到的结果 ,为光电器件纳米结构的研究提供了有力证据     

纳米孔径激光器出射孔径设计

采用三维时域有限差分（FDTD）方法计算和比较了不同形状和尺寸的纳米孔径半导体激光器的近场分布特性，结果表明采用C形孔径设计可使纳米孔径激光器的输出光强最大值比方孔和圆孔提高了3－4个数量级，通光效率也会有显著提高而聚焦光斑尺寸基本不变。并提出C形孔在孔径尺寸为1／3波长左右时输出光场分布最优。纳米孔径激光器可用于超高密度近场光存储、近场光学超衍射分辨成像、纳米光刻等。     

微波近场显微镜及其在超导薄膜和衬底材料特性无损检测上的应用

高温超导薄膜的微波性能受制备工艺和衬底材料性能的影响,常常出现空间不均匀分布,因此,无损检测大面积超导薄膜及衬底材料的微波性能,研究影响局域微波性能的因素,是高温超导微波器件应用研究中的一个重要方面．我们设计和制造了一套同轴谐振腔型微波近场扫描显微镜,利用该显微镜研究了金属薄膜样品微波表面电阻和介质材料的介电常数的空间分布,给出了其空间分辨率并分析了影响空间分辨率的因素．利用这套微波近场扫描显微镜,对大面积ＬａＡｌＯ３单晶衬底材料介电常数的空间分布进行了测量,并分析了其测量精度．最后,利用这套微波近场扫描显微镜,研究了ＹＢａＣｕＯ薄膜平面微波器件的微波表面电阻的分布情况,对影响其局域微波性能的因素做了初步分析     

基于近场激发与增强的新型多层纳米薄膜结构在非线性光学器件上的应用与发展前景

传统光学引入了远场衍射的尺度极限。自从提出了近场光学技术以来 ,由于近场扫描光学显微镜 (NSOM)系统的复杂性而使得近扬的引入和利用变得困难。具有多层纳米薄膜结构的超分辨近场结构 (Super RENS)的提出改变了这种局面 ,并在诸如超高密度光学数据存储、近场光刻技术、纳米光子学晶体管等领域获得了重要的应用。围绕Su per RENS技术 ,通过综述它的基本原理、物理机制以及各项应用 ,指出了基于近场激发与增强原理的新型多层纳米薄膜结构在未来非线性光学器件上的应用与发展前景     

表面等离子激元调制的亚波长束斑半导体激光器

近场有源探针可以解决近场光学扫描显微镜等应用中对高亮度和高光功率的需求.提出一种制备具有表面等离子激元结构的微纳束斑的半导体激光器的设计方案.模拟分析表明,此激光器在3.5 μm的远场仍然可以获得小于波长的束斑,并且其输出功率密度与没有表面激元结构的激光器比较提高近30倍.     

Optical transmission enhancement by a sub-wavelength film lens

A new sub-wavelength metallic film lens configuration is proposed, which is embedded in a thin ideal metal film, and its near field optical properties are investigated by finite-difference time-domain (FDTD)method. It is found that the optical transmission is greatly enhanced, and the spot size can be reduced by the sub-wavelength metallic film lens in comparison with the bare aperture. This kind of lens is expected to have practical applications in the very small aperture laser (VSAL), a promising nanosource for near-field optical storage and lithography.     

微小孔径激光器的光谱特性综述

微小孔径激光器(Very-small-aperture laser,VSAL)是近年发展起来的新型有源纳米激光光源。出射光端面的孔径形状是决定其性能的重要因素之一。多种异形孔径被先后提出并证明能极大地提高VSAL的出射效率。相关研究结果表明,常规孔径形状的通光效率随入射波长的增大急剧下降,但异形孔径的通光效率会出现一个谐振峰,在谐振峰位置通光效率得到了显著的提高。通过改变孔径形状参数或增加表面纳米形貌结构,可以调整纳米孔径本身的谐振波长峰值,改善VSAL的性能。综述了纳米孔径的光谱特性以及利用这种特性优化VSAL的性能,并对未来的研究前景做了适当的展望。     

Enhancement of the far-field output power and the properties of the very-small-aperture lasers

We report on a VSAL structure fabricated by a 650 nm edge emitting laser diode with an Au-coated facet and an aperture size of 250 × 500 nm. The far field output power can maintain at 1 mW and the power density is 7.5 mW/μm². Some properties of the VSAL including the threshold current change, the red-shift of the spectral position, and the strong relative-intensity-noise are presented. The physical mechanisms responsible for these phenomena are also discussed, which may contribute to the understanding and application of the potential device for near-field optics.     

抽运光分布对二极管抽运激光器振荡光光束质量的影响

研究了二极管抽运激光器（DPL）中抽运光的空间分布对振荡光光束质量的影响.通过对端面 抽运情形下光场运动方程的研究，发现不均匀的空间增益分布会影响激光振荡的模式，并且 使得基模振荡光偏离高斯分布.引入一个称之为抽运光影响因子参数，来判断这种影响的程 度.研究表明，这个参数计算方便而且实用.在对基模调Q脉冲激光的研究中发现，由于抽运 光的影响，脉冲前沿的场分布将由远离高斯分布向接近高斯分布变化，称之为脉冲前沿的场 倏变现象. 关键词： 激光二极管 二极管抽运激光器 光束质量     

用于光束匀滑的连续相位板近场均匀性

 为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险,综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素,建立了CPP近场计算分析模型,模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明：CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响;当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定,CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小;但当光束质量比较理想时,干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性,衍射传输距离影响尤为突出。     

The control of near-field optics: imposing direction through coupling with off-resonant laser light

The well-known spatially distributed form of the near field, associated with a dipolar source, is usually unsuitable for effecting the excitation of a location-specific detector in the vicinity. It is of interest, therefore, to identify a means of producing a much more greatly directed character to such a near field, imposing features that are more commonly associated with longer-range, wave-zone electromagnetic propagation. In this paper, it is shown that nonlinear optical coupling with off-resonant, throughput laser light can achieve this effect. Based on a quantum electrodynamical analysis it is shown that two mechanisms contribute; one requires both the source and detector to be irradiated by the throughput radiation, the other can operate with the source alone irradiated. The analysis leads to results identifying the dependence of each mechanism on the relative directions of the laser beam and the source–detector displacement. Contour maps of the ensuing near field, at the source emission frequency, exhibit a directionality that grows with the off-resonant beam intensity. The phenomenon affords a means of achieving optical control over the near-field distribution.     

大长宽比矩形有源非稳腔模式的数值模拟

 利用快速傅里叶变换算法和薄层增益近似方法,在Matlab计算平台上,对大长宽比正支共焦有源谐振腔进行了数值模拟。得到了长宽比为3.6∶1的大功率化学激光器输出的近场模式强度和相位分布,以及理想聚焦下的远场光斑的强度分布。给出了由非均匀增益引起的强度分布不均对远场光斑的影响。得到的近场图像结果和实验结果基本一致,表明本方法可以对大长宽比矩形腔的输出模式进行仿真,从而为激光器的光束质量改善提供计算参考。