经过前面的理论分析，对量子点组装光子晶体光纤激光器进行模拟研究，其中，前腔镜对980nm波长泵浦光100%透射，对1560nm波长信号激光反射率为98%，后腔镜对信号激光的反射率有几种备选方案，通过调节后腔镜对信号激光的反射率来分析量子点组装光子晶体光纤激光器的工作性能。图7.4显示了量子点组装光子晶体光纤激光器的发射光谱，从图中可以确定激光发射波长为1560nm，此波长位于量子点组装光子晶体光纤的自发辐射区域。
图7.4 量子点组装光子晶体光纤激光器的发射光谱
图7.5显示了当泵浦功率为1W时，不同长度下量子点组装光子晶体光纤激光器的激光输出功率，当光纤长度在较短区域时，激光的输出功率随光纤长度的增加快速增加。此后，激光的输出功率随光纤长度的增加保持平稳。当达到一定长度后，进一步增大光纤长度时输出功率逐渐降低。这是由于当光纤长度较短时，泵浦光的能量尚未被充分吸收，随着长度的增加吸收的泵浦光能量增加，激光的输出功率增加。此后，由于量子点组装光子晶体光纤激光器内部增益与损耗较为平衡，则激光的输出功率随光纤长度的增加保持在一定的平稳状态。而当光纤过长时，激光器对泵浦光和激光的散射损耗导致输出功率下降。因此，通过长度与激光输出功率的变化规律可以确定所使用光纤的长度。
在不同反射率条件下，当R2在4%到90%之间变化时，激光的输出功率随光纤长度的变化具有相同的变化趋势，其反射率越低输出功率越高。对每一个反射率都有一个输出功率最大的最佳光纤长度，反射率越低时对应的最佳光纤长越也越长，最佳光纤长度所对应的输出功率越高。对于量子点组装光子晶体光纤激光器，增加腔镜反射率，就会导致激光在谐振腔内的多次振荡，增加了激光的传输光程，激光的损耗增加。因此，最大激光输出功率会随着输出腔镜反射率的增加而降低。同时发现在反射率越低时激光器工作所需最短光纤长度越长。这是因为反射率低时，如果光纤过短，则很难量子点组装光子晶体光纤内形成震荡，因此需要光纤长度更长一些。
图7.5 不同反射率下光纤长度和激光输出功率的关系
图7.6 不同长度下量子点组装光子晶体光纤激光器的泵浦光阈值功率
图7.6显示了不同长度下量子点组装光子晶体光纤激光器的泵浦光阈值功率，在不同的反射率条件下，量子点组装光子晶体光纤激光器的泵浦光阈值功率与光纤长度存在密切关系，当光纤长度较短时，激光的泵浦光阈值功率随光纤长度的增加快速下降到最低值，此后激光的泵浦光阈值功率随光纤长度的增加逐渐增加。不同的反射率表现为相似的变化趋势。但是其中反射率较低时激光的泵浦光阈值功率较高，对应的光纤长度较长，随着反射率增加激光的泵浦光阈值功率下降，所对应的光纤长度减小。这是因为反射率越低时，需要更大的泵浦光能量和更长的光纤，才能在量子点组装光子晶体光纤内形成震荡。
图7.7显示了不同长度下量子点组装光子晶体光纤激光器的斜率效率。在不同的反射率条件下，量子点组装光子晶体光纤激光器的斜率效率受到光纤长度的影响，当光纤长度在较短区域时，激光器的斜率效率随光纤长度的增加快速增加，此后激光的输出功率随光纤长度的增加保持平稳，趋近于一个常数。不同的反射率表现为相似的变化趋势。但是当光纤长度在较短时，反射率较低的其斜率效率较低，反射率增加后斜率效率增加，光纤长度达到某一区域趋势发生变化，反射率较低的其斜率效率较高，反射率增加后斜率效率降低。同时图中也反映出，在反射率较低时，激光器工作所需最短光纤长度较长，这与图7.5相吻合。这表明如果光纤长度小于这个最短长度，不论泵浦光多强也不能形成激光震荡，而且损耗越小所需的光纤长度越短。
图7.7 不同长度下量子点组装光子晶体光纤激光器的斜率效率
通过上面分析，发现量子点组装光子晶体光纤激光器的设计需要系统规划，反射率、光纤长度激光输出功率、泵浦光阈值功率与斜率效率关系密切。同时，由于量子点组装光子晶体光纤的传导模式、光场分布、增益有效区域等均与普通光纤激光器有巨大不同，光子晶体对量子点自发辐射影响的因素需要综合考虑。我们选择光纤10 m反射率R2为10%，图7.8为该量子点组装光子晶体光纤激光器的输出功率随泵浦光功率的变化，激光阈值功率0.135W，斜率效率28.984%，其阈值功率较低。
图7.8 量子点组装光子晶体光纤激光器的输出功率随泵浦光功率的变化
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