小孔径激光器性能的实验研究：形状影响与优化策略

本篇文章主要探讨了小孔径激光（Very-Small-Aperture Lasers, VSALs）的实验性能研究，特别关注的是不同形状的Kong径（即孔径尺寸）对其性能的影响。作者团队制造了一系列具有不同Kong径形状的VSAL，如圆形（Circle Kong, CKong）和矩形（100 x 300纳米的矩形）。实验的核心在于对比分析这些VSAL在远场和近场性能上的表现。 远场性能是研究的重点，通过实验发现阈值电流、斜率效率、激射能力和线性频率调制特性等关键参数，与VSAL的前端反射率密切相关。阈值电流指的是激光器开始稳定工作的最小注入电流，而斜率效率则衡量了能量转换效率。实验结果显示，反射率越高，对这些性能参数有显著影响，且不同的Kong径形状可能导致激光发射能力的细微差别。为减少同一类型激光二极管间的差异，研究人员提出了一个新的分析因素，可能涉及到材料的选择和设计优化。 近场性能部分，研究集中在VSAL光圈对光束集中的限制效应上。近场扫描光学显微镜被用来测量光束在VSAL表面的强度分布，揭示了孔径形状如何影响光束的集中程度。具体到实验数据，100纳米的CKong表现出优于100 x 300纳米矩形孔径的功率通过量和峰值强度，这表明圆形孔径在近场性能上有优势。 值得一提的是，通过精细工艺，能够在VSAL表面上制造出70纳米的CKong，这使得光斑尺寸超越了衍射极限，进一步展示了小孔径技术的潜力。这项工作对于理解并优化小孔径激光器的设计、提高其性能以及扩展其应用范围具有重要意义，例如在微型光学系统、光通信和精密测量等领域。 这篇文章深入探讨了小孔径激光器的物理特性，强调了孔径形状对远场和近场性能的关键作用，并提出了一种新的分析方法来减少同类激光器间的差异。这对于推动小孔径激光技术的发展和实际应用具有重要的理论支撑。