激光器的基本要素光學(xué)諧振腔提供光反饋以實(shí)現(xiàn)腔中光波的相干疊加，當(dāng)增益與損耗相抵消時就能實(shí)現(xiàn)諧振模式的自激振蕩。由于微腔激光器具有低閾值和高速調(diào)制等特點(diǎn)，而且在微納尺度的諧振腔中激光模式與腔內(nèi)發(fā)光物質(zhì)的耦合可能產(chǎn)生一系列腔量子電動力學(xué)(QED)效應(yīng)。這種激光器比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器適于做光子集成芯片的光源，在光集成、光互連、光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及光通訊等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。黃永箴研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金、國家重大基礎(chǔ)科學(xué)研究和國家863計劃項(xiàng)目持續(xù)支持下，系統(tǒng)研究了定向輸出的多邊形和圓形諧振腔激光器，研制出多種單向輸出的微腔激光器及多波長激光器列陣。提出利用模式耦合現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因子的耦合模式微腔激光器單向輸出，大大降低了所要求的工藝難度。雖然直觀認(rèn)為模式光線將在繞圓形諧振腔一周內(nèi)到達(dá)沒有限制的輸出波導(dǎo)端口，降低了模式壽命，不易激射。但實(shí)際上輸出波導(dǎo)引入的非對稱性會造成模式耦合，改變了模式場分布，因而仍能具有高的模式品質(zhì)因子有利于低閾值激射并實(shí)現(xiàn)定向輸出。
針對微腔激光器在光互連和光子集成等信息光電領(lǐng)域的應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)分析了微腔激光器的吸收損耗及模式品質(zhì)因子對高速調(diào)制特性的影響，通過優(yōu)化模式品質(zhì)因子，目前已研制出小信號調(diào)制帶寬達(dá)20GHz的微腔半導(dǎo)體激光器;并將研究單模高速調(diào)制微腔激光器與光放大器的集成，以實(shí)現(xiàn)高速單模大功率激光器及其應(yīng)用。
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