光子源器件介绍

2005/4/21/10:18    光子源器件主要是指以光子作为信息或能量载体的光子发生器件，或称光子学有源器件，它是构成光子信息或能量系统的基础与核心。目前，在光子源器件中作为发展主流的当属激光器件与某些发光器件。

    (1) 激光器件

    激光器是一种相干光子源，它作为信息载体或能量载体发生器，在各种光子系统中占有重要地位。

    A 作为信息载体的光子源

    这类光子源主要用于光通信、光信息处理、光测量、光传感等信息光子学技术中。仿效电子学，可称之弱光器件，属于这类器件的主要有半导体激光器、 激光二极管泵浦的固体激光器、光纤与波导激光器以及某些气体激光器等。

    B 作为能量载体的激光器

    这类光子源主要用于光子与物质相互作用的光子学技术中，如激光加工、光化学、受控核聚变、分离同位素以及在医学、军事等诸多应用中显示其能量作用的各种功率激光器。仿效电子学比，则可称之强光器件，属于这类器件的主要有高功率固体激光器、气体与准分子激光器、自由电子激光器以及紫外和X射线激光器等。

    (2) 激光放大器

    为获得高的激光能量或功率而又保持激光的质量（包括脉宽、线宽、偏振特性等），通常采用激光放大的方法。对于常规的固体、气体激光器，多采用振荡级加放大级的方案。在固体激光放大器中，近来提出一种相位共轭反射器（Phase Conjugate reflector）的方法，采用PCR，即可以获得很高的放大倍率，又能够保持很好的光束质量。PCR可以通过气体、固体以及光纤等介质来实现。

    与此同时，半导体激光放大器也在迅速发展。偏振依赖问题曾是一个难题，近来由于采用了张应变量子阱结构（或采用张应变与层应变结构组成的应变补偿量子阱结构），比较好地解决了偏振依赖问题，所以半导体激光放大器的发展已显示出优势。特别是在1330nm波长上，由于目前光纤放大器还难以解决泵浦源等问题，因此 这个波段上的半导体激光放大器有望发挥大的效力。

    此外，全光纤激光放大器的研制及其出色应用是近年来光子技术领域又一件引起广泛关注的大事。目前主要在1550nm波段、以掺铒光纤激光放大器(EDFA)为代表的器件研制获得成功，并在光纤通信系统中获得出色的应用，以致使光通信领域发生重大变革。提高EDFA的性能(如提高连级EDFA的信噪比、实现EDFA的增益平坦化等)、扩大EDFA的应用(如将其用于各种模式的通信系统)等，仍在深化研究之中。在新的波段，特别是在1330nm波段，实现光纤放大也是近年来被广泛研究的课题。使用氟化物光纤完成的1330nm波段的光纤放大器也引人关注。

    (3) 发光器件

    发光器件是一种非相干光子源，近年来它在光子显示等重要信息技术领域获得广泛应用。属于这类器件的主要有半导体发光器件(如各种发光二极管，即LED)、 电致发光器件、有机微型发光器件以及有机/聚合物发光器件等。