大光腔小垂直发散角InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器

提出并实现了新型隧道再生耦合大光腔半导体激光器，近场光斑宽度达到1μm，较普通半导体激光器提高了一个数量级，有效地解决了普通半导体激光器由于发光面积狭窄而导致的端面灾变性毁坏和垂直发散角大的问题. 采用低压金属有机物化学气相沉积方法生长了以C和Si分别作为掺杂剂的AlGaAs隧道结、GaAs/InGaAs应变量子阱有源区和新型半导体激光器外延结构，并制备出器件，其垂直发散角为20°，阈值电流密度为277A/cm2，斜率效率在未镀膜时达到0.80W/A. 关键词： 半导体激光器 大光腔 隧道再生     

新型多有源区隧道再生光耦合大功率半导体激光器

针对大功率半导体激光器面临的主要困难,提出并实现了一种隧道再生多有源区耦合大光腔 高效大功率半导体激光器机理.该机理能有效地解决光功率密度过高引起的端面灾变性毁坏 、热烧毁和光束质量差等大功率激光器存在的主要问题.采用低压金属有机化合物气相淀积 方法生长了以碳和硅作为掺杂剂的GaAs隧道结、GaAs/InGaAs 应变量子阱有源区和新型多有 源区半导体激光器外延结构,并制备了高性能大功率980nm激光器件.三有源区激光器外微分 量子效率达2.2,2A驱动电流下单面未镀膜激光输出功率高达2.5W. 关键词： 半导体激光器 大功率 金属有机化合物气相沉积     

隧道再生四有源区大功率半导体激光器

利用隧道再生原理实现半导体激光器在低注入电流下的高光功率输出。通过传输矩阵法对隧道再生四有源区光耦合半导体激光器的模式特性进行了理论分析,指出器件的激射模式应为TE3,且存在最优的内限制层厚度。利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)外延法生长了内限制层厚度分别为0.3μm、0.5μm和0.7μm的器件。内限制层厚度等于0.5μm的器件的P-I特性最好,腔面未镀膜时,在2 A的注入电流下其光输出功率大于5 W,P/I斜率达2.74 W/A。结果表明,为了得到尽可能高的光输出功率,需要合理地设计隧道再生多有源区激光器的内限制层厚度。     

高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器及其老化特性

为了提高器件的可靠性和使用寿命,设计并研制了一种将p-n结和有源层分开的高功率AlGaAs／GaAs单量子阱远异质结(SQW-RJH)激光器,发射波长为808nm,腔长900μm,条宽100μm,其外延结构与通常的808nm AlGaAs／GaAs单量子阱半导体激光器的结构不同,在p-n结和有源区间多了一层p型AlGaAs层,其厚度约为0．1μm。为减小衬底表面位错对外延层质量的影响,在n^ -GaAs衬底和n-Al0．5Ga0．5As下包层间加一层n^ -GaAs缓冲层。对器件进行了电导数测试及恒流电老化实验。与常规AlGaAs／GaAs大功率半导体激光器相比,远结大功率半导体激光器具有阈值电流Ith偏大、导通电压Vth偏高的直流特性。3000h的恒流电老化结果表明,器件在老化初期表现出阈值电流随老化时间缓慢下降,输出功率随老化时间缓慢上升的远结特性。     

非对称结构大功率940nm量子阱激光器

为改善940 nm大功率InGaAs/GaAs半导体激光器输出特性,通过模拟计算了非对称波导层及限制层结构的光场分布,并参照模拟制作了非对称结构半导体激光器器件。采用低压金属有机物气相沉积(LP-MOCVD)生长技术,获得了低内吸收系数的高质量外延材料,通过实验数据计算得到激光器材料内吸收系数仅为0.44mm~(-1)。进而通过管芯工艺制作了条宽100μm、腔长2000μm的940 nm半导体激光器器件。25℃室温10 A直流连续(CW)测试镀膜后器件阈值电流251 mA,斜率效率1.22 W/A,最大输出功率达到9.6 W,最大光电转化效率超过70%。     

光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器

由于在很多特殊应用领域要求980 nm泵浦源半导体激光器具有光谱稳定、低功耗等,本文通过对980nm单模半导体激光器的腔长、腔面反射率及光纤光栅反射率等优化设计,研制出低阈值、高功率980 nm光纤光栅外腔波长稳定半导体激光器。该低功耗、波长稳定的单模半导体激光器,在100 m A工作电流下尾纤输出功率达到51 m W,3 d B带宽为0.16 nm,边模抑制比大于40 d B,器件在250 m A工作电流下,尾纤输出功率达到120 m W。     

纳米压印工艺制作DFB激光器的可靠性研究

利用光荧光谱及X射线双晶衍射研究了纳米压印工艺对半导体外延材料的影响。利用纳米压印工艺制作了1.55μm通信用分布反馈(DFB)半导体激光器,并对制作的器件进行了老化寿命试验。实验结果表明,采用软模版压印并不会劣化半导体外延材料的特性。制作的半导体激光器预期寿命与普通双光束曝光法制得的器件预期相当,表明纳米压印工艺制作半导体激光器是可靠的。     

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为100μm,发光单元周期为500μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195W,光纤端面功率密度达到1.55×105W/cm2.     

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2 mm,单个发光单元宽度为100 μm,发光单元周期为500 μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50 W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400 μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195 W,光纤端面功率密度达到1.55×105 W/cm2.     

外延叠层多有源区激光器的结构优化设计

基于分离的非对称大光腔结构,对激射波长为905nm的外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过优化近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间距离以及掺杂浓度分布等关键参数,提高了器件的脉冲峰值功率,降低了内损耗和远场垂直发散角。研制的1mm腔长、100μm条宽的三有源区大功率半导体激光器,经由150ns脉宽和6.67kHz重复频率的脉冲测试,在34.5A脉冲电流强度驱动下实现了122W的脉冲峰值功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A,单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05cm-1的内损耗,水平方向和垂直方向上的半峰全宽远场发散角分别为7.8°和27.6°。     

Characteristics of Gain-Guided Laser Diodes with Cylindrical-Mirror Cavity

We have developed highly reliable etched-mirror laser diodes using a dry etching method. The lasers without facet-coating have been operating stably over 2500 h under automatic-power control (APC) at a power of 3 mW/facet at 50°C. The gain-guided laser diodes with a cylindrical-mirror cavity (CMC) have coaxial mirrors and a fan-shaped stripe structure. By decreasing the curvature radius of the inner facet or increasing the stripe width of the inner facet, the beam waist parallel to the junction plane can be moved outside of the laser diode, while the beam waist perpendicular to the junction plane stops at the mirror facet. A particular CMC laser has a low astigmatism of 4.1 μm and a low relative intensity of noise (RIN) less than –134 dB/Hz at 4 mW under 0–1% optical feedback without high frequency current superposition.     

Experimental and simulation studies of single-event transient in partially depleted SOI MOSFET

In this study, we investigate the single-event transient(SET) characteristics of a partially depleted silicon-on-insulator(PDSOI) metal-oxide-semiconductor(MOS) device induced by a pulsed laser.We measure and analyze the drain transient current at the wafer level. The results indicate that the body-drain junction and its vicinity are more SET sensitive than the other regions in PD-SOI devices.We use ISE 3D simulation tools to analyze the SET response when different regions of the device are hit. Then, we discuss in detail the characteristics of transient currents and the electrostatic potential distribution change in devices after irradiation. Finally, we analyze the parasitic bipolar junction transistor(p-BJT) effect by performing both a laser test and simulations.     

Investigation of step-edge Josephson device of YBa<Subscript>2</Subscript>Cu<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>7−<Emphasis Type="Italic">d</Emphasis></Subscript> formed on MgO by a pulsed laser deposition method

We fabricated step-edge Josephson junctions of YBa₂Cu₃O_7−d on MgO substrates by a pulsed laser deposition method for high frequency applications. On the basis of temperature dependence of critical current, noticeable deterioration has not been observed in a step-edge area. The dynamic resistance was between 2 and 3Ω under the superconducting critical temperature. A deviation from a resistively shunted junction model was observed, which implies the excess current not flowing through Josephson junctions.     

GaAs衬底的固态杂质源脉冲1.06μm激光诱导扩散

利用１．０６αｍ脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光，以含Ｚｎ的固态杂原在化合物半导体ＧａＡｓ基片上进行诱导扩散，作出了Ｐ－Ｎ结。获得了亚微米的的散结结深及１ｃｍ＾－３量级的表面掺杂浓度，并利用二次离子质谱仪对扩散样品进行成发的逐层扫描分析，研究了结深和掺杂浓度与辐照激光脉冲数，单脉冲数激光能量密度的关系。     

脉宽对中红外激光带内损伤HgCdTe材料的影响

研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞（HgCdTe）材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85 μm,脉宽30 ps～10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200～500 mJ/cm2。其中,300 ps～3 ns脉冲激光的损伤阈值相近,均为200 mJ/cm2且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现,波长2.85 μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm2左右。相同条件下,10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm2。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应,其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。     

小型多功能CO2激光器

研制了一种小型多功能CO2激光器。该激光器可以单脉冲、重频或连续方式输出,并可实现输出脉冲频率的编码及波长调谐。激光器谐振腔采用光栅一级振荡,零级输出的工作方式,分别利用声光调Q技术和脉冲放电技术实现了百ns至亚ms量级的脉冲激光输出。详细介绍了该激光器中基于光学角反射器原理设计的光栅调谐定向输出装置,并对其进行了理论计算和论证,实现了不同波长激光的定向、定位输出,获得调谐激光输出谱线超过60条,谱线分辨率优于0.01μm。激光器脉冲重复频率1Hz～10KHz连续可调,输出波长调谐范围9.2μm～10.8μm,激光器连续输出最大功率8W,重复频率1KHz时最小激光脉宽180ns,峰值功率4062W。该激光器在激光与物质相互作用科学领域,特别是激光对物质作用与破坏机理的研究方面具有重要的应用价值。     

Terahertz pulse driven Josephson junctions

The voltage response of a Josephson junction to a pulsed terahertz current is evaluated in the limit of a negligible junction capacitance (overdamped limit). The time-dependent superconductor phase difference across the junction is calculated in the framework of the standard resistive shunted junction model by using a perturbative method. The pulsed current bias affects the time average value of the voltage across the junction and current steps are induced in the current–voltage characteristics for voltage values depending on the pulse repetition rate. The current step height is proportional to the square of the pulse time width (τ) to the period (T) ratio. A fast response detector for pulsed Terahertz radiation is proposed, with an expected responsivity of the order of 0.1 V/W and an equivalent noise power of about 3 × 10^?10 W/Hz^1/2.     

Photovoltaic Characteristic of La0.7Sr0.3MnO3/ZnO p-n Heterojunction

We report on the photovoltaic properties of Lao.7Sro.3MnO3//ZnO heterojunction fabricated by pulsed laser deposition methods. Nanosecond photovoltaic pulses are observed in this junction in the wavelength range from ultraviolet-visible to infrared. A qualitative explanation is presented, based on an analysis of the photovoltaic signals of p-n heterojunction.     

激光等离子体自发电流

本文研究了脉宽为200ps(FWHM),输出能量为0.1～4J,波长为1.06μm的激光束辐照Rh,Ag和Cu靶激光等离子体发射的自发电流.实验结果发现,激光辐照的焦斑中心位置,峰值电流密度高达10⁷A/cm²。 关键词：     

激光参数对红外成像系统干扰效果影响的实验研究

 针对激光对红外成像系统的干扰效果是光电对抗领域的一个研究热点,采用波长10.6 μm的CO2调谐脉冲激光器,通过漫反射板反射激光能量到像元数为320×240的多晶硅非制冷焦平面红外热像仪上进行激光干扰红外成像系统的实验。在实验中研究了干扰激光能量、重复频率、波长、光斑大小等激光参数对干扰效果的影响,并从图像质量的角度分析了激光参数对干扰效果的影响。结果表明,随着干扰激光能量密度、重复频率、波长和光斑的增大,干扰效果提高。此外,漫反射干扰的效果证明这种干扰方式是可行的,该方式可避免干扰源成为未来将出现的反辐射光电制导武器的诱饵,为CO2激光干扰装备提供一种新的战术配置方法。