量子陀螺是一種應(yīng)用前景廣闊的新型量子傳感器,能夠大幅度提高多種載體的導(dǎo)航精度。作為量子陀螺的理想光源,垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)具有體積極小、工作電流低、可非致冷工作、激光光斑與原子系統(tǒng)可直接耦合等優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所大功率半導(dǎo)體激光器研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)一直深耕量子傳感專用VCSEL芯片研發(fā),于2014年研制出原子鐘專用高溫VCSEL芯片。近日,該團(tuán)隊(duì)等研究人員在量子陀螺專用VCSEL芯片研發(fā)方面獲進(jìn)展,通過(guò)解決VCSEL的模式穩(wěn)定性和輸出功率相互制約的關(guān)鍵問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)大氧化孔徑下VCSEL的單模工作。研制出的器件在80℃下輸出功率達(dá)到4.1 mW,邊模抑制比41.68dB,正交偏振抑制比27. 6dB,該芯片作為量子陀螺的光源,測(cè)試效果良好,說(shuō)明其具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)成果以 Large-aperture single-mode 795 nm VCSEL for chip-scale nuclear magnetic resonance gyroscope with an output power of 4.1 mW at 80℃為題發(fā)表在Optics Express上。
相關(guān)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接:https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-6-8991&id=470072
圖(a)VCSEL在不同溫度下的P-I-V特性曲線,內(nèi)插圖為芯片實(shí)物圖;(b)80℃不同電流下VCSEL的近場(chǎng)光斑;(c)VCSEL的光譜特性;(d)VCSEL的偏振特性;(e)采用VCSEL作為泵源的量子陀螺儀信噪比測(cè)試結(jié)果
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