单模电泵浦液晶VCSEL，可实现30纳米范围内的无模式跳变调谐

《ACS Photonics》：Single-Mode Electrically Pumped Liquid Crystal VCSELs with Mode-Hop-Free Tuning over 30 nm

提出全电泵浦液晶调谐VCSEL，采用三电极结构和内液晶耦合腔设计，通过COMSOL模拟优化抑制模式竞争，实现30.8nm宽调谐范围（1044.5–1075.3nm）和33.7dB SMSR，0.19nm FWHM，无需外部泵浦降低成本，适用于光电、生物传感等领域。

　　

电泵浦的液晶（LC）可调谐VCSEL在光学相干断层扫描（OCT）、光谱学、激光雷达和高速光通信领域具有巨大的潜力。然而，传统的光泵浦LC系统存在体积庞大、灵活性差以及可扩展性受限的问题。本文提出了一种全电泵浦的LC可调谐VCSEL（ELC-VCSEL），该器件采用三电极设计，并具有内部LC耦合腔结构。通过COMSOL仿真和结构优化，我们全面评估了模式竞争以及LC双折射特性对波长调谐范围的影响。该器件在3 mA的驱动电流下，凭借精心设计的LC调制层有效抑制了模式竞争，实现了30.8 nm的无模式跳变调谐范围（1044.5–1075.3 nm）。同时，所提出的ELC-VCSEL表现出优异的单模特性，其旁模抑制比（SMSR）达到33.7 dB，半高全宽（FWHM）为0.19 nm。通过取消外部泵浦来降低成本和功耗，ELC-VCSEL有望进一步拓展其在电光系统、生物医学传感、光通信及快速响应光学仪器中的应用范围。