【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】量子陀螺是一種應(yīng)用前景廣闊的新型量子傳感器，能夠大幅度提高多種載體的導(dǎo)航精度。作為量子陀螺的理想光源，垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)具有體積極小，工作電流低，可非致冷工作、激光光斑與原子系統(tǒng)可直接耦合等優(yōu)勢。
 

　　長春光機(jī)所大功率半導(dǎo)體激光器研發(fā)團(tuán)隊(duì)在王立軍院士、寧永強(qiáng)研究員的領(lǐng)導(dǎo)下，近年來一直深耕量子傳感專用VCSEL芯片研發(fā)，于2014年在國內(nèi)研制出原子鐘專用高溫VCSEL芯片。近日，團(tuán)隊(duì)又在量子陀螺專用VCSEL芯片研發(fā)方面取得突破，通過解決VCSEL的模式穩(wěn)定性和輸出功率相互制約的關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)大氧化孔徑下VCSEL的單模工作。研制出的器件在80℃下輸出功率達(dá)到4.1 mW，邊模抑制比41.68dB，正交偏振抑制比27. 6dB，該芯片作為量子陀螺的光源，測試效果良好，說明其具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)結(jié)果以 “Large-aperture single-mode 795 nm VCSEL for chip-scale nuclear magnetic resonance gyroscope with an output power of 4.1 mW at 80°C” 為題發(fā)表在Optics Express(DOI: 10.1364/OE.450118)上，全文鏈接(https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-6-8991&id=470072)。論文的第一作者是我所發(fā)光室周寅利助理研究員，通訊作者分別是長光時(shí)空公司總經(jīng)理張星、北航劉占超副教授。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金的資助。
 

　　圖：(a)VCSEL在不同溫度下的P-I-V特性曲線，內(nèi)插圖為芯片實(shí)物圖，(b)80℃不同電流下VCSEL的近場光斑，(c)VCSEL的光譜特性，(d)VCSEL的偏振特性，(e)采用VCSEL作為泵源的量子陀螺儀信噪比測試結(jié)果。