Optically-pumped dilute nitride spin-VCSEL

We report the first room temperature optical spin-injection of a dilute nitride 1300 nm vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) under continuous-wave optical pumping. We also present a novel experimental protocol for the investigation of optical spin-injection with a fiber setup. The experimental results indicate that the VCSEL polarization can be controlled by the pump polarization, and the measured behavior is in excellent agreement with theoretical predictions using the spin flip model. The ability to control the polarization of a long-wavelength VCSEL at room temperature emitting at the wavelength of 1.3 μm opens up a new exciting research avenue for novel uses in disparate fields of technology ranging from spintronics to optical telecommunication networks. © 2012 Optical Society of America

Simulated dynamics of optically pumped dilute nitride 1300 nm spin vertical-cavity surface-emitting lasers

The authors report a theoretical analysis of optically pumped 1300 nm dilute nitride spin-polarised vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) using the spin-flip model to determine the regions of stability and instability. The dependence of the output polarisation ellipticity on that of the pump is investigated, and the results are presented in twodimensional contour maps of the pump polarisation against the magnitude of the optical pump. Rich dynamics and various forms of oscillatory behaviour causing self-sustained oscillations in the polarisation of the spin-VCSEL subject to continuouswave pumping have been found because of the competition of the spin-flip processes and birefringence. The authors also reveal the importance of considering both the birefringence rate and the linewidth enhancement factor when engineering a device for high-frequency applications. A very good agreement is found with the experimental results reported by the authors' group. © The Institution of Engineering and Technology 2014

Optical gain in 1.3-μm electrically driven dilute nitride VCSOAs

We report the observation of room-temperature optical gain at 1.3 μm in electrically driven dilute nitride vertical cavity semiconductor optical amplifiers. The gain is calculated with respect to injected power for samples with and without a confinement aperture. At lower injected powers, a gain of almost 10 dB is observed in both samples. At injection powers over 5 nW, the gain is observed to decrease. For nearly all investigated power levels, the sample with confinement aperture gives slightly higher gain

Pystykaviteettinen pintaemittoiva laser optisessa tiedonsiirrossa

Tässä työssä on tarkasteltu lähinnä pystykaviteettista pintaemittoivaa lasermatriisi-moduulia (pystypintalasermatriisi), jossa on neljä kanavaa. Moduuli soveltuu erinomaisesti lyhyen kantaman rinnakkaiseen optiseen tiedonsiirtoon. Ensin on selvitetty pystypintalaserin valmistukseen liittyviä seikkoja sekä sen ioni-istutettua ja selektiivisesti oksidoitua rakennetta. Tämän jälkeen on käsitelty tyypillisiä sähköisiä sekä optisia ominaisuuksia, joiden mittaamista varten suunniteltiin ja valmistutettiin demonstraatiopiirilevy . GaAs-alustakiteelle valmistetun pystypintalaserin yhden aallonpituuden paksuisen kaviteetin aktiivisena rakenteena on tyypillisesti kolme noin 10 nm:n paksuista GaAs-kvanttikaivoa. Kaviteettia ympäröi kymmenet lambda/4-paksuiset Braggin peilihilakerrokset, jotka on valmistettu Al_(x)Ga_(1-x)As ja AlAs-puolijohdemateriaaleista. Ioni-istutus- ja selektiivisen oksidointimenetelmän avulla voidaan laseriin syötettävä injektiovirta ja sivusuuntainen optinen moodi rajata halutulle alueelle, jolloin laserin ominaisuudet paranevat. Työssä esitetään mittausjärjestelmät ja -tulokset. Kaikista neljästä laserista mitattiin optinen ulostuloteho, jonka keskiarvoksi saatiin -10,8 dBm moduloimattomille lasereille ja -6,5 dBm moduloiduille lasereille. Modulointina käytettiin pulssikoodimodulointia, jonka signaalin formaattina oli nollaanpalautumaton pseudosatunnaisbittisarjasignaali ja nopeutena 622 Mb/s. Laserien spektreistä tarkasteltiin intensiteetiltään suurimman emissiopiikin aallonpituus sekä puoliarvoleveys. Moduloimattomien laserien aallonpituuksien keskiarvoksi saatiin 857,742 nm ja moduloitujen 857,867 nm. Vastaaviksi puoliarvoleveyden keskiarvoiksi saatiin 0,130 nm ja 0,158 nm. Lisäksi oskilloskoopilta saatujen silmäkuvioiden avulla laskettiin moduloitujen laserien sammutussuhteet, joiden keskiarvoksi saatiin 4,2 dB. Lopuksi laserin emissio kytkettiin PIN-diodimatriisiin perustuvaan vastaanotinmoduuliin, jonka avulla tarkasteltiin koko tiedonsiirtolinkin toimivuutta

External optical feedback effects on the performance of vertical cavity semiconductor optical amplifiers

Vertical-cavity semiconductor optical amplifiers (VCSOAs) are interesting devices for a wide range of applications in optical communication systems. The vertical- cavity design gives these devices a number of advantages over in-plane devices, such as high coupling efficiency to optical fiber, low power consumption, small form factor, and the possibility of fabricating 2-D arrays on wafer. Furthermore, the technology allows for on-wafer testing and is compatible with low-cost manufacturing and packaging techniques