高功率单模GaAlAs/GaAs激光器

本文报告了隐埋双脊衬底大光腔结构GaAlAs/GaAs激光器的制备和特性,获得CW光输出的最高功率可达80mW。     

高功率单模GaAlAs/GaAs激光器

本文报告了隐埋双脊衬底大光腔结构GaAlAs/GaAs激光器的制备和特性,获得CW光输出的最高功率可达80mW。     

InGaAsP—InP大光腔结构激光器

本文针对影响InGaAsP-InP激光器温度特性的各种因素,设计并制备了大光腔(LOC)结构激光器.实验表明,这种结构改善了激光器的温度稳定性,获得了低阈值(宽接触型器件J_(th)≈2.5kA/cm~2),高功率(脉冲输出3W)和高特征温度(T_o=150K)器件.     

具有化学腐蚀反射镜的GaInAsP/InP激光器—评述

本文对具有化学腐蚀反射镜的条形Ga_xIn_(1-x)As_yP_(1-y)/InP激光器(λ=1.3μm)进行了详细评述。这些激光器都是用液相外延生长的GaInAsP/InP晶片制作的。提出了一种一端为腐蚀镜和一端为解理镜的简单条形激光器结构。在腐蚀面上用Si_3N_4膜和金属镀层进行单片钝化。上述工艺不仅能提高腐蚀镜的反射率并能使其阈电流比未镀层的解理器件的低,而且还能解决芯片在吸热区的焊接问题。在室温条件下实现了连续运转。10微米条形电极器件的阈电流约为180—200mA。最后对短腔激光器和集成的监控探测器作了说明。     

采用半导体量子阱薄膜实现Nd:YAG激光器被动锁模

采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)法在InP衬底卜低温生长6个周期的InGaAsP多量子阱薄膜,薄膜对1.06μm激光的小信号透过率为23%.该薄膜兼作Nd:YAG激光器的可饱和吸收体及耦合输出镜,实现1.064 μm激光的被动锁模运转,获得平均脉宽23 ps,能量15 mJ的单脉冲序列.采用射频磁控溅射法在石英衬底上制备4个周期的Si/SiNx多量子阱薄膜,样品在氮气环境下以1000℃退火30 min后,插入Nd:YAG激光器腔内,实现1.064μm激光的被动锁模,获得脉宽30 ps的脉冲序列.多量子阱半导体薄膜作为可饱和吸收体实现激光器的被动锁模具有成本低、设计和制作简单、运转稳定和使用方便的优点.     

V型槽衬底内条形大光腔可见光半导体激光器

采用一种新的液相外延工艺，研制出具有大光腔结构的Ｖ型槽衬底内条形可见光发射半导体激光器，其光谱波长为７７９－７８４ｎｍ，室温连续工作阈值电流为６０ｍＡ，具有２倍阈值的基模工作时，线性输出光功率可达８ｍＷ，４ｍＷ下工作寿命已超过３０００小时。     

1.55μm大光腔激光器

高功率1.55μm激光器长期以来一直为人们所重视和追求.本文通过合理设计,采用适宜的生长技术,首次成功地制备了大光腔结构,从而实现了脉冲输出功率高达2W以上的激光器.器件还具有阈值电流低(宽接触型结构的J_(th)≤2.7kA/cm~2),温度稳定性高(T_0≈130K)的特点,同时具有良好的光谱模式,是这一波段的理想光源.     

介质膜集成衬底垂直外腔面发射激光器

垂直外腔面发射激光器(VECSEL)可以实现大功率的高光束质量输出.针对外腔制作工艺复杂、腔体结构松散的缺点,研制了一种介质膜集成衬底表面外腔底面发射激光器.将衬底表面生长的多层介质绝缘薄膜与N-DBR、P-DBR共同构成复合腔结构,衬底充当外腔.该结构能够抑制高阶模式,进而优化输出光谱及远场发散角等光束特性.在已有的理论指导下,制作了有源区直径为200 μm、外腔腔长250 μm的VECSEL.室温下,向器件连续直流注入3.4A,测试得到输出功率为260 mW,远场发散角的半角宽度为3.8°,光谱半高全宽为0.046 nm.与常规结构底面发射VCSEL进行比较,发现VECSEL器件的光束质量得到了明显改善,实验结果与理论仿真结果有较好的一致性.     

新型全方位反射铝镓铟磷薄膜发光二极管

提出了一种新型全方位反射铝镓铟磷(AlGaInP)薄膜发光二极管(LED)的结构和制作工艺，在这个结构里应用了低折射率的介质和高反射率的金属联合作为反光镜.用金锡合金(80Au20Sn，重量比)作为焊料把带有反光镜的AlGaInP LED外延片倒装键合到GaAs基板上(RS-LED)，去掉外延片GaAs衬底，把被GaAS衬底吸收的光反射出去.通过与常规AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED)和带有DBR的AlGaInP 吸收衬底LEDs(AS-LED(DBR))电、光特性的比较，证明新型全方位反射AlGaInP薄膜LED结构能极大提高亮度和效率.正向电流20mA时，RS-LED的光输出功率和流明效率分别是AS-LED的3.2倍和2.2倍，是AS-LED(DBR)的2倍和1.5倍.RS-LED(20mA下峰值波长627nm)的轴向光强达到194.3mcd，是AS-LED(20mA下峰值波长624nm)轴向光强的2.8倍，是AS-LED(DBR)(20mA下峰值波长623nm)轴向光强的1.6倍. 关键词： 铝镓铟磷 薄膜发光管 全方位反射镜 发光强度     

亚毫安阈值的1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了室温连续工作的单模13 μm垂直腔面发射激光器（VCSEL）,阈值电流为051 mA,最高连续工作温度达到82℃,斜率效率为029 W/A.采用InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱作为有源增益区,由晶片直接键合技术融合InP基谐振腔和GaAs基GaAs/Al（Ga）As分布布拉格下反射腔镜,并由电子束蒸发法沉积SiO₂/TiO₂介质薄膜上反射腔镜形成13 μm VCSEL结构.讨论并分析了谐振腔模式与量子阱增益峰相对位置对器件性能的影响. 关键词： 垂直腔面发射激光器 晶片直接键合 应变补偿多量子阱     

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     

MOCVD生长InP/GaInAsP DBR结构及相关材料特性

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法InP衬底上成功地制备了GaxIn1-xAsyP1-y/InP交替生长的分布布喇格反射镜(DBR)结构以及与之相关的四元合金GaxIn1-xAsyP1-y和InP外延层。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、低温光致发光(PL)光谱等测量手段对材料的物理特性进行了表征。结果表明,在InP衬底上生长的InP外延层和四元合金GaxIn1-xAsyP1-y外延层77K光致发光(PL)谱线半峰全宽(FWHM)分别为9.3meV和32meV,说明形成DBRs结构的交替层均具有良好的光学质量。X射线衍射测量结果表明,四元合金GaxIn1-xAsyP1-y外延层与InP衬底之间的相对晶格失配仅为1×10-3。GaxIn1-xAsyP1-y/InP交替生长的DBR结构每层膜的光学厚度约为λ/4n(λ=1.55/μm)。根据多层膜增反原理计算得出当膜的周期数为23时,反射率可达90％。     

基于Ag2Se量子点的近红外自组装激光器

铅盐量子点的最低量子态的多重简并和胶体量子点与谐振腔耦合难度大,阻碍了近红外胶体量子点激光器的发展.本文利用基于Ag₂Se量子点的自组装激光器解决了上述问题.利用最低量子态二重简并的Ag₂Se量子点代替铅盐量子点来实现低阈值的近红外光增益.使用有限元法深入分析了咖啡环微腔的模场分布和振荡机制,结果表明光场在横截面内沿之字形路径传播振荡,量子点与腔模式实现了强耦合.分析了腔长与自由光谱范围和激光发射波长的关系,基于此关系以及Ag₂Se量子点的增益谱特性设计了单模近红外激光器,分析了该激光器的激光特性.以仿真结果为指导,实验制备了阈值低至158 μJ/cm²,线宽为0.3 nm的单模近红外激光器.通过增加激光器腔长,使发射波长从1300 nm增至1323 nm.此外,由于Ag₂Se量子点的毒性几乎可以忽略,所以本文推进了环境友好的近红外激光器向实用型激光器发展.     

窄线宽单纵模沟槽衬底平面条形(AlGa)As激光器的研制及其线宽分析

本文报道了我们所研制的沟槽衬底平面条形(CSP)铝镓砷((AlGa)As)单模激光器,能以单纵模稳定工作,△v<5MHz,并从理论上定性分析了半导体激光器线宽变宽的机理,提出了进一步压窄线宽的方法.     

GaN基蓝光半导体激光器的发展

文章介绍了下一代光存储用半导体激光器——GaN蓝光激光器的发展状况．对衬底材料的发展现状、外延片的生长技术以及激光器的制作工艺都作了论述．阐明了GaN激光器的一些技术路线，如GaN同质生长衬底的发展，侧向外延生长技术的采用以及湿法腐蚀腔面等．另外还介绍了GaN半导体激光器数字多功能光盘(DVD)的实用化进程．     

隐埋“月牙”形InGaAsP/InP激光器动态特性研究

本文用计算机模拟方法分析了隐埋“月牙”形InGaAsP/InP激光器的动态特性,得到阈值电流,单模截止条件与有源区厚度(中心)d₀、沟宽W、条宽s、腔长L和材料的电阻率R_x等结构参数间的关系。在模拟分析的基础上,提供了阈值电流与结构参数间的近似表示式,从中能简捷地估算激光器的物理特性。文内还提出了注入载流子浓度高斯分布模型,应用这模型,可准确地计算电流扩展和增益分布,且导出了最大增益g_max,阈值电流密度J_th,模增益G_th,最佳有源区(中心)厚度d_0,min,最佳阈值电流密度J_th,min等一系列解析式。基于上述分析,该激光器最佳设计参数为d₀=0.15—0.2μm,W=2—4μm,s=10—15μm,L=200μm。 关键词：     

12 W高功率高可靠性915 nm半导体激光器设计与制作

本文设计并制作了一种高效率、高可靠性的915 nm半导体激光器。半导体激光器是光纤激光器的关键部件,为了最大限度地提高器件的电光转换效率,在设计上采用双非对称大光腔波导结构,同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了系统优化。器件模拟表明,在25℃环境温度下,器件的最高电光转换效率达到67%。采用金属有机气相沉积(MOCVD)法进行材料生长,随后制备了发光区域宽度为95μm、腔长为4.8 mm的激光芯片。测试表明,封装后器件的效率以及其它参数指标达到国际先进水平,在室温下阈值电流为1 A,斜率效率为1.18 W/A,最高电光转换效率达66.5%,输出功率12 W时,电光转换效率达到64.3%,测试结果与器件理论模拟高度吻合。经过约6 000 h的寿命加速测试,器件功率没有出现衰减,表明制作的高功率915 nm激光芯片具有很高的可靠性。     

均匀加宽注入锁定环形激光器的半经典理论—小信号分析

本文用拉姆(Lamb)的半经典理论分析了在小信号情况下均匀加宽注入锁定环形激光器的单模运转问题.     

带有锥形增益区14xxnm量子阱激光器的研制

利用MOCVD生长了14xxnm AlGaInAs/AlInAs/InP应变量子阱外延片.采用带有锥形增益区脊型波导结构和普通条形脊型波导结构在相同的实验条件下制作800 μm腔长激光器管芯,在相同的驱动电流下前者可以获得更高的输出光功率,而且P-Ⅰ曲线线性度较好、饱和电流高. 1200 μm腔长带有锥形增益区脊型波导结构管芯功率达到500 mW,饱和电流3 A以上,峰值波长1460 nm,远场发散角为39°×11°.     

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