内腔亚波长光栅可调谐垂直腔面发射激光器结构设计及研究的任务书一、课题研究背景和意义随着信息时代的发展和普及，高速、大容量光通信越来越得到人们的关注。而垂直腔面发射激光器（VCSEL）由于其体积小、功耗低等优点，已成为传输高速、大容量光通信的理想光源。然而，VCSEL的发展还遇到一些制约，如横向模宽度增大所带来的色散效应、曲率半径减小所引起的高斯模式等，这些都会影响光学性能和设备性能。因此如何有效地控制VCSEL的性能，成为了研究的热点问题。内腔亚波长光栅可调谐VCSEL是目前研究的重点，其结构可以通过设计亚波长光栅来控制谐振腔长度，从而实现波长调谐。此外，内腔亚波长光栅还可以减小横向模宽度，同时提高光照射Efficiency，从而进一步提高VCSEL的性能。因此，本课题的研究目的是设计和研究内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构和性能，从而深入了解其光学特性，为其进一步应用提供技术支持。二、研究内容和方法（一）设计内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构和参数。内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的结构包括谐振腔、反射镜和亚波长光栅等。我们将通过与已有的理论和实验结果进行比较，确定该VCSEL的重要参数，并在此基础上设计其最佳结构。（二）基于设计的结构，制备出内腔亚波长光栅可调谐VCSEL样品。我们将根据设计方案，选择合适的制备方法，制备出样品VCSEL。在制备过程中需要注意控制其材料、几何和表面形貌等结构参数的精度和一致性，以保证VCSEL的稳定性和性能。（三）对制备样品进行性能测试和分析。我们将通过实验对样品进行调谐波长、输出功率、光电特性等方面的测试和分析，从而评估其性能，分析其优缺点，并通过理论模拟研究其光学特性和机制。（四）优化和改善VCSEL的结构和性能。我们将根据测试和分析的结果，对VCSEL的结构和性能进行评估，并在此基础上对其进行优化和改善。最终，我们将实现内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的优化和改善，进一步提高其性能和实用价值。三、预期研究结果（一）设计出符合VCSEL需求的最佳结构。（二）制备出内腔亚波长光栅可调谐VCSEL的样品。（三）对样品进行性能测试和分析，验证其推断出的物理学模型的正确性。（四）基于测试和分析结果，改善和优化VCSEL的性能。四、参考文献1.K.Iga,Y.Kokubun.116.3Gbpsdirectmodulationand57-GHzharmonicoperationof1550-nmwavelengthdistributed-feedbacklaserwithcurvedridgewaveguide.ElectronicsLetters,1991,27(18):1661-1662.2.P.D.Dapkus,S.G.Grubb,E.G.Wolak,etal.Arrayed-VCSELconfigurationsforhigh-brightnessapplications.IEEEJournalofQuantumElectronics,1998,34(5):760-769.3.K.Balakrishnan,W.Hofmann,R.C.Tozer,etal.Polarization-dependentlossinInGaAs-quantum-wellvertical-cavitysurface-emittinglasersasmeasuredbypolarization-ratio-dependentmodalgain.IEEEJournalofQuantumElectronics,2002,38(2):110-117.4.D.H.Kim,S.H.Cho,S.H.Kim,etal.Sub-wavelength-patternedmetalfilmonthefacetsofsemiconductorlasersformodecontrol.OpticsExpress,2008,16(3):1309-1314.5.A.J.Kreisberg,M.S.Ünlü.Low-thresholdroom-temperature1.3-µmInGaAsP-InPvertical-cavitylasers:Atheoreticalstudy.IEEEJournalofQuantumElectronics,1996,32(4):584-593.