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增强的VCSEL偏振锁定
Enhanced polarization locking in VCSELs
| 作者 | Zifeng Yuan · Dewen Zhang · Lei Shi · Yutong Liu |
| 期刊 | Applied Physics Letters |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 126 卷 第 15 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 垂直腔面发射激光器 光注入锁定 偏振锁定 氧化孔径设计 偏置电流调谐 |
语言:
中文摘要
尽管垂直腔面发射激光器（VCSELs）的光注入锁定（OIL）已得到广泛研究，但其偏振动力学特性关注较少。近期研究表明，通过OIL实现偏振锁定有望应用于偏振编码的伊辛计算机等新型计算领域。然而，VCSEL固有的偏振偏好性和有限的偏振可切换性限制了其在此类应用中的使用。为此，我们设计了特定氧化物孔径结构的VCSEL，并结合偏置电流调谐，系统研究其对偏振锁定性能的影响。实验结果表明，该方法显著降低了所需注入功率（低至3.6 μW），并拓宽了锁定范围。基于自旋翻转模型的理论分析进一步揭示了幅度各向异性和偏置电流对偏振锁定的作用机制，与实验结果高度一致。
English Abstract
While optical injection locking (OIL) of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) has been widely studied in the past, the polarization dynamics of OIL have received far less attention. Recent studies suggest that polarization locking via OIL could enable novel computational applications such as polarization-encoded Ising computers. However, the inherent polarization preference and limited polarization switchability of VCSELs hinder their use for such purposes. To address these challenges, we fabricate VCSELs with tailored oxide aperture designs and combine these with bias current tuning to study the overall impact on polarization locking. Experimental results demonstrate that this approach reduces the required injection power (to as low as 3.6 _μ_ W) and expands the locking range. To investigate the impact of the approach, the spin-flip model is used to analyze the effects of amplitude anisotropy and bias current on polarization locking, demonstrating strong coherence with exp
S
SunView 深度解读
该VCSEL偏振锁定技术对阳光电源储能系统的光纤通信和传感应用具有潜在价值。在PowerTitan大型储能系统中，分布式BMS与PCS间需要高可靠性光纤通信，VCSEL的低功耗偏振锁定特性（3.6μW注入功率）可优化光模块能效。偏振编码技术可增强iSolarCloud云平台与现场设备间的通信抗干扰能力。此外，该研究中的电流调谐偏振控制方法，可启发ST系列储能变流器中光纤电流传感器的设计优化，通过偏置电流动态调节提升传感精度和温度稳定性，对构网型GFM控制的高精度电流检测具有参考意义。