941nm2%占空比大功率半导体激光器线阵列

计算了半导体激光器的激射波长与量子阱宽度以及有源层中In组分的关系,确定了941nm波长的量子阱宽度和In组分.并利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs/GaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料.利用该材料制成半导体激光器线阵列的峰值波长为940.5 nm,光谱的FWHM为2.6 nm,在400 μs,50 Hz的输入电流下,输出峰值功率达到114.7 W(165 A),斜率效率高达0.81 W/A,阈值电流密度为103.7 A/cm2;串联电阻5 mΩ,最高转换效率可达36.9%.     

近800nm波长张应变GaAsP/A1GaAs量子阱激光器有源区的设计

张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh_1,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh_1.计算并分析了导带第一子带c_1到价带子带lh_1和hh_1的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.     

半导体量子器件物理讲座 第六讲 半导体量子阱激光器

量子阱结构是半导体光电子器件的核心组成部分,它是半导体光电子集成的重要基础,文章在描述了量子结构的态密度,量子尺寸效应,粒子数反转的基础上,介绍了量子阱导质结构激光器的工作原理,器件结构,器件性能,并对其在可见光激光器和大功率激光器件中显现出来的优越性作了进一步的说明。     

基于两端自发荧光辐射的808nm半导体激光器增益偏振特性实验表征和能带分析

通过半导体激光器两端的放大自发荧光辐射可以获取器件的光学增益信息. 本文利用这一新的增益实验测量方法, 开展了对连续运行的808nm GaAs/AlGaAs量子阱激光器横向电场 (TE)与磁场(TM)偏振增益特性的实验研究. 通过将实验结果与理论增益曲线对比, 分析了非应变GaAs量子阱TE和TM极化偏振对应的空穴子能带随注入电流的变化规律, 以及激光器在连续运行状态下的实际增益状态和影响因素. 关键词： 半导体激光器 增益测量 偏振 量子阱和能带     

小功率量子阱激光器的大信号调制特性

在小信号理论的研究基础上,本文对量子阱半导体激光器的大信号调制响应特性进行了研究。大信号调制下的非线性增益效应使得速率方程求解过程变得很复杂,载流子密度和光子密度的不仅与时间有关也与频率有关。本文先建立多量子阱激光器的速率方程模型,然后数值求解速率方程,对小功率激光器的大信号调制带宽进行了分析。     

(001)和(111)取向的张应变量子阱光学特性的比较

以(001)和(111)价带Lutinger-Kohn哈密顿量为基础,讨论了这两种取向的量子阱的能带结构、态密度(DOS)、跃迁矩阵元和增益特性。由于材料结构的各向异性,(111)取向的量子阱在平行生长面内有较小的重空穴有效质量,无应变和压应变激光器可以很好地利用这一点。而(001)取向的量子阱虽有较小的平面内轻空穴有效质量,但并不比(111)量子阱的小多少;加上(001)量子阱的价带耦合效应强,使其DOS比(111)量子阱的大,在相同载流子注入下,张应变(111)量子阱的增益系数比相应(001)量子阱的要高。所以张应变(111)量子阱激光器仍然比相应的(001)量子阱激光器性能要好。可以认为匹配和压应变的(111)激光器优异的性能不仅来自小的面内有效质量,也来自于弱的价带耦合效应。     

用直接模拟法分析量子阱半导体激光器瞬态响应

根据光增益与载流子密度的对数关系,通过适应于多量子阱激光器的速率方程的直接模拟分析,得到了注入电流、阱数和腔长对多量子阱激光器的激射阈值、开关延迟时间、弛豫振荡频率和光输出等参量之间的依赖关系.运用相图确立了在瞬态过程中,载流子数密度和光子数密度之间的转化过程.从而为改善量子阱激光器的高频调制特性以及优化设计器件结构参数提供了理论依据.     

用直接模拟法分析量子阱半导体激光器瞬态响应

根据光增益与载流子密度的对数关系 ,通过适应于多量子阱激光器的速率方程的直接模拟分析 ,得到了注入电流、阱数和腔长对多量子阱激光器的激射阈值、开关延迟时间、弛豫振荡频率和光输出等参量之间的依赖关系 .运用相图确立了在瞬态过程中 ,载流子数密度和光子数密度之间的转化过程 .从而为改善量子阱激光器的高频调制特性以及优化设计器件结构参数提供了理论依据     

半导体微碟激光器设计原理与工艺制作

用经典量子电动力学理论初步研究了半导体碟型微腔激光器的设计原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等现代微加工技术制备出抽运阈值功率很低用品质因数很高的低温光抽运InGaAs/InGaAsP多量子阱微碟激光器。这种激光器制作工艺简单，对有效光子状态密度调制较大，是比较理想的半导体微腔激光器。     

近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计

张应变GaAs_1-xP_x量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs_1-xP_x量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh₁,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh₁.计算并分析了导带第一子带c₁到价带子带lh₁和hh₁的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs_1-xP_x量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.     

High-power quantum well remote junction laser and its electrical noise characteristics

We designed and fabricated new structure lasers, the high-power AlGaAs/GaAs remote junction (RJ) single quantum well (SQW) semiconductor lasers whose p–n junction was separated from the active layer. The RJ lasers showed marked reduction of threshold current during early aging period. This reduction was accompanied by a decrease of non-radiative recombination centers in the active layer. For the RJ SQW lasers, the relation between the low-frequency electrical noise and the lifetime of devices is different from the conventional SQW lasers.     

1.3 m m InGaAsN/ GaAs Lasers Grown by MOCVD Using TBAs and DMHy Sources

We have demonstrated InGaAsN/ GaAs single quantum well (SQW) lasers grown by MOCVD using TBAs and DMHy sources. For un-buffer-strained InGaAsN/ GaAs system, our SQW lasers of 1.3 m m range is among the best in terms of transparency and threshold current density.     

InGaAsP/GaAs SCH SQW laser arrays grown by LPE

InGaAsP/InGaP/GaAs separate confinement heterostructure (SCH) single quantum well (SQW) laser structures have been obtained by an improved liquid-phase epitaxy (LPE) process. Wide-contact stripe lasers have been fabricated with threshold current density below 300 A/cm² and cavity length of 800 μm. Finally, with the same grown wafers, 1-cm bar laser diode (LD) arrays are made with 150 μm wide stripes and a maximum fill factor of 30%. Continuous Wave (CW) power output of 20 W has been reached.     

808nm无铝大功率量子阱激光器

报导了用低压(LP)-MOCVD方法研制出808nm无铝InGaAsP/InGaP/GaAs单量子阱分别限制异质结构大功率激光器(SCHSQW),器件外微分量子效率为65%,阈值电流密度400A/cm2,特征温度120℃,对于100μm条宽、1000μm腔长宽接触激光器,室温连续输出光功率达1瓦以上,并讨论了无铝大功率激光器的阈值、光谱等特性.     

In_(0.2)Ga_(0.8)As/GaAs单量子阱PL谱温度特性及其机制

测量了不同阱宽In0.2Ga0.8As/GaAs单量子阱的PL谱的峰值波长和荧光谱线半峰全宽随温度的变化。利用Varshni公式对实验峰值波长进行拟合,得到了新的参数。结果表明,无位错应变量子阱带隙仍具有其体材料的特性:荧光谱线半峰全宽随温度升高迅速展宽,这主要归因于声子关联作用增强和激子热离化为自由载流子所致;阱宽越窄荧光峰值能量越高,将其与量子尺寸效应的理论计算结果进行了比较。文中还考察了谱线半峰全宽和阱宽的关系,利用合金无序对这一现象进行了解释。     

810-nm InGaA1As/A1GaAs double quantum well semiconductor lasers with asymmetric waveguide structures

The 810-nm InGaA1As/A1GaAs double quantum well (QW) semiconductor lasers with asymmetric waveguide structures, grown by molecular beam epitaxy, show high quantum efficiency and high-power conversion efficiency at continuous-wave (CW) power output. The threshold current density and slope efficiency of the device are 180 A/cm2 and 1.3 W/A, respectively. The internal loss and the internal quantum efficiency are 1.7 cm-1 and 93%, respectively. The 70% maximum power conversion efficiency is achieved with narrow far-field patterns.