Multimode dynamics of semiconductor quantum-dot lasers
半导体量子点激光器的多模动力学
基本信息
- 批准号:404943123
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Fellowships
- 财政年份:2018
- 资助国家:德国
- 起止时间:2017-12-31 至 2018-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this project, the dynamics of multi-mode lasers based on semiconductor quantum-dots will be investigated. Semiconductor quantum-dots are nanometre-sized semiconductor structures that can be grown epitaxially and tailored to specific requirements. Their small size leads to the formation of discrete electronic energy states, yielding atom-like optical transitions. In contrast to conventional semiconductor laser materials, quantum dots offer a high tunability of the emission wavelength, a broad gain spectrum, and high dynamical stability. Optoelectronic devices based on quantum dots are well suited for generation of entangled photon pairs, single-photon generation, and secure quantum communication. In traditional telecommunications, quantum-dot based optical amplifiers can be used for optical data communication with bit rates exceeding 100Gb/s, owing to the ultra-fast recovery of the optical gain.The localized nature of quantum dots makes them susceptible to spatial inhomogeneities, as they arise naturally in laser cavities due to the standing wave pattern of the optical field. The interaction of the quantum-dot medium with such inhomogeneities leads to the formation of multi-mode dynamics, i.e. the emission of several lasing wavelengths at once. This can lead to new dynamic effects, either in the free-running laser or when optical perturbations are present, such as optical feedback or external optical injection.The aim of the project is to investigate the multi-mode dynamics of semiconductor quantum-dot lasers under these conditions, both theoretically and experimentally. To this end, an efficient numerical model will be derived, describing the laser dynamics and the interplay of different laser modes, as well as the complex quantum-dot dynamics. This model will be applied to and compared with experimental data gathered from measurements performed during the project. The obtained results will be of great importance for future design of optoelectronics based on semiconductor quantum dots.
在本项目中,我们将研究基于半导体量子点的多模激光器的动力学。半导体量子点是一种纳米尺寸的半导体结构,可以外延生长,并根据特定的要求进行定制。它们的小尺寸导致形成离散的电子能态,产生原子般的光学跃迁。与传统的半导体激光材料相比,量子点具有发射波长可调谐高、增益谱宽、动态稳定性高等优点。基于量子点的光电子器件非常适合于产生纠缠光子对、单光子产生和保密量子通信。在传统的通信中,由于光增益的超快恢复,基于量子点的光放大器可以用于码率超过100 Gb/S的光数据通信。由于光场的驻波图案,量子点的局域性使得它们容易受到空间不均匀的影响,因为它们自然地出现在激光腔中。量子点介质与这种不均匀性的相互作用导致了多模动力学的形成,即同时发射几个波长的激光。这可能会导致新的动态效应,无论是在自由运转的激光器中,还是在光学微扰存在的情况下,如光反馈或外部光注入。本项目的目的是从理论和实验两个方面研究这些条件下半导体量子点激光器的多模动力学。为此,将推导出一个有效的数值模型,描述激光动力学和不同激光模式之间的相互作用,以及复杂的量子点动力学。该模型将应用于从项目期间进行的测量中收集的实验数据,并与之进行比较。所得结果将对未来基于半导体量子点的光电子学设计具有重要意义。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Harmonic frequency locking and tuning of comb frequency spacing through optical injection.
- DOI:10.1364/oe.27.036976
- 发表时间:2019-07
- 期刊:
- 影响因子:3.8
- 作者:K. Shortiss;B. Lingnau;F. Dubois;B. Kelleher;F. Peters
- 通讯作者:K. Shortiss;B. Lingnau;F. Dubois;B. Kelleher;F. Peters
Multimode dynamics and modeling of free-running and optically injected Fabry-Pérot quantum-dot lasers
自由运行和光注入法布里-珀罗量子点激光器的多模动力学和建模
- DOI:10.1103/physreva.100.063837
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:B. Lingnau;M. Dillane;J. O’Callaghan;B. Corbett;B. Kelleher
- 通讯作者:B. Kelleher
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