气源MBE外延自组装GeSi量子点的光致荧光

利用气源分子束外延技术(MBE)制作了GeSi自组装量子点样品.利用原子力显微镜(AFM)和光致荧光(PL)光谱研究了该量子点的形貌和光学性质.气源MBE在较低温度下生长的量子点材料具有较高的量子点覆盖度.200K以下载流子以局域激子形式束缚在量子点中,激子束缚能约为17 meV.升温至200 K,载流子的输运过程发生...     

用B样条技术研究半导体微晶中激子的量子受限效应

在有效质量近似（EMA）下，采用B样条技术和变分方法，分别研究较大CdTe球量子点(25—35nm)和较小CdS球量子点(025—35nm)中激子的量子受限效应，计算出CdTe和CdS球量子点中受限激子的基态能和束缚能随参数的变化规律，比较两种计算结果得到：（1）较大量子点中受限激子的基态能和束缚能对量子点边界和量子点外部介质的介电常数不敏感，但较小量子点中受限激子的基态能和束缚能对量子点边界和量子点外部介质的介电常数比较敏感.（2）在较强受限区域，大量子点与小量子点的激子基态能和束缚能的变化规律完全不同.（3）B样条技术对于研究这种具有边界的束缚态系统是很精确的方法，这种方法特别适合用于多层结构量子点系统的精确计算. 关键词： B样条技术 量子受限效应 有效质量近似     

基于InGaN量子点的发光二极管载流子复合动力学研究

InGaN半导体材料具有带隙宽度通过改变In组分可调的特点,被广泛应用在新一代光电子器件中,但绿光LED依然存在"绿隙(green gap)"问题有待解决。本文深入研究载流子复合机制,为解决"绿隙"提供新思路。利用光致荧光光谱(PL)和时间分辨光谱(TRPL)研究了不同温度下对应不同光子能量的InGaN量子点(QDs)发光二极管器件的载流子复合动力学过程,得到了InGaN QDs的瞬态光致发光特性和辐射/非辐射复合的瞬态寿命。稳态光致发光谱在15～300 K的温度范围内,峰值出现先蓝移再红移(S-shaped)的偏移现象,发射峰值蓝移约4.2 meV,在60 K时达到最大值,随后发射峰红移,形成随温度呈S形的变化。这种变化说明QDs结构中载流子局域化行为,激子复合是InGaN量子点绿光发射的主要原因。通过拟合不同温度下的归一化PL积分强度,获得激活能E_(act)约为204.07 meV,激活能较高,证明了InGaN量子点具有较强的载流子限制作用,可以更好抑制载流子向非辐射复合中心迁移,内量子效率(internal quantum efficiency)为35.1%。InGaN QDs中自由载流子复合的平均复合寿命τ_(rad)=73.85ns。能量边界值E_(me)=2.34 eV远高于局域深度E_0=62.55 meV,可见能级完全低于迁移率边缘,因此InGaN QDs寿命衰减归因于载流子局域态复合。通过使用改进的光谱数据分析手段对基于内嵌量子点新结构的荧光器件进行研究,得到了有意义的结论,为进一步了解InGaN量子点内部发光机理和研制新一代照明器件提供借鉴,说明引入InGaN量子点对光电器件的发展具有很好的推动作用。     

InAs 单量子点中级联辐射光子的关联测量

利用分子束外延生长InAs单量子点样品,温度为5 K时,测量了单量子点中单、双激子自发辐射的荧光(PL)光谱.研究了单、双激子发光强度随激发功率的变化及对应发光峰的偏振特性和精细结构劈裂.基于Hanbury-Brown Twiss(HBT) 实验,测量了单、双激子间发光光谱的关联函数,证实了其发光过程为级联发射过程. 关键词： InAs 单量子点 单、双激子 荧光光谱 级联辐射     

液相外延GaAs/AlGaAs异质结量子限制效应的光致发光现象

在轻掺杂或不掺杂的GaAs/AlGaAs异质结LPE晶体中,在1.4K的温度下发现了一条新的、由于量子限制效应而出现的PL光谱线—H线。处于GaAs PL光谱的激子跃迁和最浅受主(C)跃迁之问的此H线是一条较宽(半宽～9meV)、拖有一长波方向尾的、而且其峰值能量随激发强度的增加而以对数线性方式移向激子线的高能端(移动超过8meV)的光谱线。H线与温度有密切的关系。随着温度的上升,H线移向较低能的受主跃迁边(达到2meV)而且发光强度很快下降,并在约14K处消失。阶梯蚀刻样品的PL实验证明了H线来源于GaAs/AlGaAs异质结的界面。一个异质结界面的能带不连续模型及其存在的类三角势阱的量子限制效应作用较满意地解释了H线的产生及变化的发光现象,实验表明,H线与此势阱限制的束缚载流子有密切的关系。     

MBE自组织生长多层竖直自对准InAs量子点结构的研究

利用MBE方法在(001)GaAs衬底上生长了多层竖直自对准InAs量子点结构。透射电子显微镜的观察表明,多层量子点成一系列柱状分布。同单层量子点相比,多层量子点的光荧光谱线发生红移。这表明由于量子点中载流子波函数的扩展和交迭,柱中量子点之间有耦合现象发生。光荧光谱线半高宽随温度的反常变化说明载流子还会在邻近柱中隧穿.     

变分法计算ZnO量子点中激子的基态能

ZnO是一种新型宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,室温激子束缚能高达60meV,远大于室温热离化能(26meV),因此ZnO是适于室温或更高温度下使用的高效紫外发射材料。ZnO半导体量子点材料与体材料相比具有崭新的光电特性,特别在紫外激光器件方面,与ZnO的激子特性密切相关,因此理论上对ZnO量子点中激子的基态能(束缚能)的研究就显得十分必要。采用有效质量近似(EMA)方法,提出新的比较简单的尝试波函数,并用变分法对ZnO量子点的激子基态能进行了计算。将计算结果与我们用固态热分解法制备的ZnO量子点的实验结果进行了比较,发现与实验结果非常吻合;与Y．Kayanuma的理论计算结果进行了比较,二者的计算结果也基本一致。说明选取的尝试波函数简单有效,可用于计算其他半导体量子点材料,具有一定的实用价值。     

介电受限对CdSe量子点中受限激子的影响

在有效质量近似条件下,通过Wang和Zunger给出的CdSe量子点介电常量与其半径的关系,利用变分方法计算了该量子点中受限激子的基态能及束缚能.结果表明,在考虑量子点介电常量随尺度减小的变化以后,受限激子的束缚能增大,基态能降低,更接近实验值.同时,也讨论了量子点介电常量的尺度效应和表面极化效应对受限激子的影响. 关键词：     

GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化

我们利用光荧光(PL)以及时间分辨光谱(TRPL)研究了用MBE生长在GaAs衬底上的GaNAs/GaAs量子阱的激子局域化以及退局域化。研究发现,在低温下用连续光(CW)激发,由于GaNAs中势振荡所产生的局域激子发光是所测量到光谱的主要发光来源。然而在脉冲激发下,情况完全不同。在高载流子密度激发或者高温下GaNAs/GaAs量子阱中例外,一个高能端的PL峰成为了主要的发光来源。通过研究,我们将这个新的发光峰指认为量子阱中非局域激子复合的PL峰。这个发光峰在温度和激发强度的变化过程中与局域激子相互竞争。我们相信这一过程也是许多文献所报道的在InGaN和AlGaN等氮化物中经常观测到的发光峰位随温度“S”形变化的主要根源。     

LA声子对激子qubit纯退相干的影响

在一个抛物量子点中,以激子的真空态和基态作为量子比特(qubit),采用求密度矩阵元的方法,计算了由形变势下声学声子引发的激子量子比特纯退相干.找到了激子量子比特纯退相干因子对时间、温度和量子点受限长度的依赖关系.研究发现,激子量子比特的退相干因子在2.5ps的时间范围内随时间的增加而迅速增加,其纯退相干时间在ps量级;在温度即使为绝对温度0K时由LA声子引发的退相干依然存在,在温度大于3K后退相干因子随温度的增大而开始迅速增大;并同时发现量子点受限长度对退相干因子有重要影响,激子越受限退相干越快.研究结果表明,对激子量子比特使用适当大小量子点,且保持环境低温,并采用低能超快光学操作可以有效地抑制声子对激子量子比特纯退相干的影响. 关键词： 量子点 量子信息 量子比特     

850nm高亮度锥形半导体激光器的光电特性

采用激射波长为850 rm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片,设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器.在输出功率同为1 W时,锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1,远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm...     

High efficient Tm3+ doped double cladding silica fiber laser with an intracavity biconical taper

A high efficient LD (laser diode) pumped Tm³⁺ doped double clad silica fiber laser with an intravacity biconical taper was reported. A biconical taper located ～3 cm from the output end of the fiber laser was fabricated by heating and stretching method with a length 1.5 cm and waist diameter ～20 µm. The slope efficiency was 49.8% with respected to the launched pump power, and the maximum output power was 1.97 W. Pre and post output laser power ratio was ～10. This fiber laser was compared with other three biconical tapered fiber lasers (the same fiber with different tapers) and a uniform geometry fiber laser. With intracavity biconical tapers, fiber lasers’ thresholds were ～1 W higher than the fiber laser without the taper (1.97 W). The pump end’s slope efficiencies of fiber lasers with tapers were 3–5% in contrast with 37.6% of the uniform one. After tapered, the pre and post laser power ratios were much higher than the un-tapered one’s, but not changed much with the launched pump power.     

850nm高亮度近衍射极限锥形半导体激光器

制备了具有低红暴优势的850 nm大功率高亮度锥形半导体激光器,获得了近衍射极限的激光输出.当连续输功率为200 mW时,光束质量因子M2仅为1.7,亮度高达16.3 MW·cm-2·sr-1;当功率提高到1W时,M2因子和亮度仍分别达到2.8和9.9 MW·cm-2· sr-1.此外,研究了锥形激光器的功率、光谱、远...     

Design of 1060nm tapered lasers with separate contacts

Numerical simulations have been used to produce advanced designs of high brightness gain guided tapered lasers emitting at 1,060 nm. The simulations predicted high modulation efficiency in devices with separate contacts and low front facet reflectivity. The devices fabricated following these design guidelines demonstrated high internal quantum efficiency in Broad Area lasers, output power of 3 W with good beam quality in tapered lasers with common contacts, and modulation efficiencies up to 20 W/A in tapered lasers with separate contacts, in good agreement with the simulation predictions.     

808 nm高占空比大功率半导体激光器阵列

 采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低半导体激光器的串联电阻,降低焦耳热,提高了半导体激光器阵列的转换效率。利用金属有机化学气相淀积技术生长GaInAsP/InGaP/AlGaAs渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构激光器材料,利用该材料制成半导体激光线阵列在20%高占空比的输入电流下,半导体激光器的输出峰值功率达到189.64 W(180 A),斜率效率为1.1 W/A,中心波长为805.0 nm,阈值电流为7.6 A,电光转换效率最高可达55.4%;在1%占空比的输入电流下,阵列的输出峰值功率可达324.9 W(300 A),斜率效率为1.11 W/A,阈值电流为7.8 A,电光转化效率最高达55.6%,中心波长为804.5 nm。     

Widely and continuously tunable optical parametric generator infrared laser

The experimental results of a high efficiency infrared laser are demonstrated on a quasi phase matched optical parametric generator in PPMgLN (5% MgO doping) pumped by a 1064 nm Nd:YAG laser. A broad continuous signal spectrum 1.56?C1.67 ??m are obtained by tuning the crystal temperature from 20°C to 200°C. When the average pump power is 1.82 W with about 70 ns pulse duration operating at a repetition rate of 10 kHz, the maximum total output power of the PPMgLN OPG is about 323.58 mW consisting of 210 mW of 1.639 ??m signal radiation and 113.58 mW of 3.02 ??m idler radiation.     

高功率全固态绿光激光技术研究进展

 报道了高功率全固态腔内和腔外倍频两种绿光激光器研究进展。腔内倍频绿光激光器采用L型腔双棒串接结构,在重复频率10 kHz时,用三硼酸锂晶体倍频获得绿光功率186 W,光-光效率达15.8%。腔外倍频绿光激光器采用主振荡和功率放大器,在重复频率400 Hz时,获得基频激光单脉冲能量1.2 J,采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔外倍频,获得525 mJ的绿光输出,倍频效率为43.7%。采用偏振合成技术获得了单脉冲能量大于1 J的绿光输出。在该激光放大器实验装置上,进行了双模块热效应补偿技术和受激布里渊散射相位共轭技术实验研究,改善了激光光束质量。     

Tapered diode lasers and laser modules near 635nm with efficient fiber coupling for flying-spot display applications

Flying-spot displays require light sources in the red, green and blue with a high optical output power and nearly diffraction limited beams. In this paper we present experimental results of red-emitting, AlGaInP based, tapered diode lasers and their integration into diode laser modules. The laser modules emit a collimated, almost diffraction limited beam with an optical output power as high as 1W at a wavelength close to 635 nm. The tapered laser chips were designed with emphasis on achieving a good beam quality in vertical and lateral directions of a collimated beam. To test the suitability for flying-spot display applications, we performed fiber coupling experiments with a low mode number optical fiber with an etendue as low as 6 × 10^?6 mm² sr. A maximum transmission of 70% of the launched power behind the uncoated fiber as well as a usable power in excess of 580mW were measured.     

双端泵浦的高功率掺Yb3+双包层光纤激光器

 分析了Yb³⁺的能级结构、光谱特性以及激光发射特性。实验研究了中心波长为1 100 nm、输出功率为61.6W、斜率效率为55%的高功率掺Yb³⁺双包层光纤激光器。采用了两个中心波长在915 nm的高功率激光二极管分别从光纤的两端将泵浦光耦合进入光纤，采用45°对波长在（1 100±10） nm的激光高反，对波长在（915±10） nm的泵浦光高透的双色镜将激光输出，实验发现了掺Yb³⁺双包层光纤的合作发光效应。理论分析表明，掺Yb³⁺双包层光纤中合作发光效应是由Yb³⁺对在激光产生过程中的吸收与发射引起的。     

A Novel Kind of Transverse Micro-Stack High-Power Diode Bars

Novel transverse micro-stack semiconductor laser bars are put forward to improve the output optical power of semiconductor laser bars at low injection current. More importantly, the novel laser bars have a coupled large optical cavity, which can overcome the problem of catastrophic optical damage and improve light beam quality due to the coherently coupled emitting along the transverse direction. The micro-stack tunnel regeneration tri-active region laser structure was grown by metal organic chemical vapour deposition. For a weakly coupled uncoated device, the optical power exceeds 60 W under 50 A driving current and the slope efficiency reaches 1.55 W/A. Further experiments show that the perpendicular divergence of 23° is achieved from transverse strongly coupled devices.