百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制

用3只976 nm半导体激光短列阵作为子模块,研制出连续工作的百瓦级高亮度光纤耦合模块。首先,利用光束转换器将每个半导体激光短列阵进行光束整形;然后采用空间复用技术将3个半导体激光短列阵在光参数积小的方向上叠加,并利用倒置伽利略望远镜作为扩束器进一步压缩发散角;最后利用优化结构的透镜组将激光聚焦到芯径200 μm,数值孔径为0.22的光纤中。测量结果显示:聚焦后激光的发散角为24.8°,焦平面的光斑尺寸为175.2 μm;耦合后测量光纤出光功率可达107 W,对应亮度为2.23 MW/(cm²·sr),达到了国内利用列阵进行光纤耦合的领先水平;在工作电流为52.5 A时,电光转换效率为43.1%,远高于全固态等激光器;最后测量本模块在不同驱动电流时的光谱,并以此计算出模块的热阻为1.29 K/W,说明它的散热性能良好。结果表明,本光纤耦合模块适合应用于泵浦光纤激光器、医疗和激光加工等领域。     

适用于金属薄板焊接的柔性光纤耦合半导体激光加工光源

研制了一种单光纤耦合的柔性半导体激光加工光源,该光源由20个传导热沉封装的激光列阵以线阵合束方式耦合而成,在大通道工业水冷条件下,从600 μm芯径、NA为0.2的光纤中连续输出907 W功率,输出光束质量为47 mm·mrad,最终达到工件表面的功率密度为3.21×10⁵ W/cm²,最大插头效率达39%。该激光光源具有直接应用在金属薄板焊接的潜力。     

红色磷光微腔有机电致发光器件的发光性能

制备了结构为G/DBR/ITO/Mo O3(1 nm)/Tc Ta(55 nm)/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55nm)/Li F(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED),同时制作了无腔对比器件OLED,研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现,OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm,FWHM为42 nm,窄化了1/2。MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%,OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2、13.1 cd/A和16.6%。结果表明,微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。     

850nm锥形半导体激光器的温度特性

采用激射波长为850 nm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,分别制备了具有锥形结构和条形结构的半导体激光器,并对比分析了两者的温度特性。结果显示,测试温度为20～70℃时,锥形结构器件的特征温度为164 K,远高于条形结构器件的96 K;占空比为0.5%（t=50μs,f=100 Hz）,1 000 mA脉冲电流注入条件下,锥形激光器和条形激光器的波长漂移系数分别为0.25和0.28 nm/K;测试温度〈50℃时,锥形激光器和条形激光器的光谱半高宽分别约为1.12和1.24 nm。实验结果表明：相同外延层结构条件下,锥形激光器比条形激光器拥有更高的特征温度。     

High power semiconductor laser array with single-mode emission

The semiconductor laser array with single-mode emission is presented in this paper. The 6-μ m-wide ridge waveguides (RWGs) are fabricated to select the lateral mode. Thus the fundamental mode of laser array can be obtained by the RWGs. And the maximum output power of single-mode emission can reach 36 W at an injection current of 43 A, after that, a kink will appear. The slow axis (SA) far-field divergence angle of the unit is 13.65°. The beam quality factor M² of the units determined by the second-order moment (SOM) method, is 1.2. This single-mode emission laser array can be used for laser processing.     

High-power vertical-cavity surface-emitting lasers bonded with efficient packaging

<正>High-power vertical-cavity surface-emitting lasers(VCSELs) are processed using a wet thermal-selective oxidation technique.The VCSEL chips are packaged by employing three different bonding methods of silver solder,In-Sn solder,and metalized diamond heat spreader.After packaging,optical output power, wavelength shift,and thermal resistance of the devices are measured and compared in an experiment.The device packaged with a metalized diamond heat spreader shows the best operation characteristics among the three methods.The 200-μm-diameter device bonded with a metalized diamond heat spreader produces a continuous wave optical output power of 0.51 W and a corresponding power density of 1.6 kW/cm~2 at room temperature.The thermal resistance is as low as 10 K/W.The accelerated aging test is also carried out at high temperature under constant current mode.The device operates for more than 1000 h at 70℃,and the total degradation is only about 10%.     

半导体超晶格声子激光器的研究进展

太赫兹频率的相干声子在纳米尺度器件的探测和操控领域具有重要的应用价值。半导体超晶格声子激光器是实现太赫兹频率相干声子源稳定输出的重要途径。本文首先回顾了GHz到THz频率范围声学放大的多种方法,然后详细阐述了超晶格声子放大、超晶格声学布拉格镜的工作原理与设计方法以及声子激光器的阈值条件,同时总结了电抽运和光抽运结构器件的研究现状,最后简要讨论了亚太赫兹声子激光器在声-电子领域的应用。分析表明,这种能够产生强相干太赫兹声子的半导体超晶格声子激光器在纳米尺度器件的探测与成像等方面具有广阔的发展前景。     

低透过率下隧道照明亮度对能见度的影响

为了研究低透过率下隧道照明亮度对能见度的影响,为低透过率条件下隧道照明亮度的调节提供依据,分别以两种不同光谱特性的摄像机作为观测装置获得了透过率、照明亮度、目标/背景对比度三者之间的变化关系.实验结果表明:目标/背景对比度随照明亮度的增加而增加,两者呈非线性关系;透过率限定了目标/背景对比度所能达到的最大值;在一定的亮度范围内,提高亮度增加目标/背景对比度可以有效改善能见度.当照明亮度较高时,提高照明亮度对能见度影响不大;当照明亮度较低时,提高照明亮度对能见度提高的效果明显.因此,根据透过率按比例调节照明亮度能保证能见度和行车安全.     

808nm大功率半导体激光迭阵偏振耦合技术

随着半导体激光器在工业、军事、核能等领域的应用越来越多,单个迭阵输出的光功率密度已经不能满足实际的需求,这就需要将多个半导体激光迭阵的光束耦合成为一个共同的光束,以提高输出功率和亮度.所以采用怎样的光束耦合技术能实现高亮度、高质量的激光输出就成了一个关键性的问题.对于该技术的研究,国内还没有实验方面的报道.主要介绍了大功率半导体激光器偏振耦合原理、实验的技术路线,以及对808nm半导体激光迭阵进行耦合实验的结果及分析.对2个bar、功率为40W/bar的808nm连续半导体激光迭阵,实现偏振耦合的总效率超过90%,聚焦得直径为3mm光斑,输出功率达到134W,总体效率超过84%.对7个bar、峰值功率100W/ba、r占空比20%的808nm准连续半导体激光迭阵进行了偏振耦合,其效率达到67%,得到4.5mm×4.5mm的光斑.     

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。