带间耦合多有源区大功率980nm半导体激光器

提出利用隧道结实现带间耦合再生多有源区大光腔大功率的半导体激光器。该激光器能够在小的电流下输出大的光功率；同时可以使出光端面成倍增加，减少了端面光密度，克服端面灾变性毁坏（COD）。由于耦合形成大光腔，提高了光输出的质量。制备4个有源区带间耦合大功率980nm半导体激光器。在2A注入电流下输出功率5W，阈值电流172mA，斜率效率3.24w/a，阈值电流密度273A/cm^2。     

隧道带间级联双波长可见光半导体激光器制备

利用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)一次外延生长了含有2个有源区的隧道带间级联双波长可见光半导体激光器(LD)材料。其隧道结为GaAs。2个有源区分别为AlGaAs单量子阱和GaInP多量子阱。SEM照片表明,材料生长质量良好。用生长的材料制备了双沟深腐蚀结构F P腔激光器。器件的阈值电流为177mA,未镀膜时的单面斜率效率为1.3W/A,远场为单瓣,垂直和水平方向的发散角分别为8°和34°。在输出光功率为100mW时,2个激射波长分别为699nm和795nm,与PL测试结果相一致。     

隧道带间级联双波长半导体激光器热特性模拟

介绍了隧道带间级联双波长半导体激光器的工作机理,分析了其热量产生的根源,利用有限单元法对热传导方程进行了数值计算,得到了其在脉冲工作下的二维瞬态热分布,结果表明：随着时间的变化,有源区温度逐渐升高,靠近衬底的有源区温度略高一些,这是由于其远离热沉的原因。同时计算了不同占空比下器件内部的温度变化趋势,结果表明随着占空比增大,器件内部热量会逐渐积累,对器件特性会产生影响。     

新型隧道带间级联双波长半导体激光器

提出了通过隧道带间级联实现半导体激光器有多个激射波长的新型物理思想 ,并以GaAs为隧道结 ,InGaAs应变量子阱为有源区 ,利用金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)生长了含有两个有源区的双波长半导体激光器。制备了 90 μm条宽的脊型波导器件结构 ,测试得到了能同时激射 95 1nm和 986nm两个波长的双波长半导体激光器 ,腔面未镀膜时的斜率效率达到了 1 12W A ,垂直远场为基模 ,水平方向发散角为 10° ,垂直方向发散角为 36°。     

波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响

近年来,激光雷达应用对探测距离和灵敏度提出了更高的要求。905 nm半导体激光器作为其理想光源也亟待提升峰值功率与光束质量。在这个背景下,基于非对称大光腔结构研究了不同增益区类型和波导结构对905 nm隧道结脉冲半导体激光器的光束质量和功率效率的影响。通过优化增益区类型和波导结构降低了体电阻和内损耗;增强了限制载流子泄露的能力,提高了器件在高电流下工作的峰值功率和电光效率;通过提高高阶模对基模的阈值增益比值,抑制高阶模式激射,降低了远场发散角。在此基础上,研制的800 μm腔长、200 μm条宽的四有源区半导体激光器在100 ns脉冲宽度、1 kHz重复频率的脉冲功率测试中,41.6 A的脉冲电流强度下实现了峰值功率输出177 W;垂直于PN结方向单模激射,远场发散角半高全宽为24.3°。     

隧道带间耦合级联新型激光器扩展电流的优化

隧道带间耦合级联激光器采用C掺杂生长隧道结,由于高浓度C掺杂层在激光器多个有源区之间分布形成了高电导层,增加了注入电流的横向扩展,使激光器的性能不能充分发挥出来。我们利用双面电极新型结构可以很好地克服横向电流扩展,使级联的激光器保证充分的光输出功率,具体是在常规激光器背面衬底做完全与正面电极相同而对中的电极,当加入电场后,使电场完全集中在这两个相对中的电极之间,使激光器注入的电流从正面电极完全不扩展地流入到背面衬底电极,保证每个有源区都注入相同的电流而保证每个有源区充分的光输出。对4个有源区级联的激光器光输出功率较常规电极提高70%以上,输出光功率从1.6W提高到2.4W,斜率效率提高70%以上。     

双有源区隧道再生半导体激光器温度场分布研究

针对隧道再生半导体激光器,建立了内部的热源分布模型,分析了三种封装方式对芯片内部温度分布的影响;模拟结果表明加电后几微秒的时间内,芯片内温度场分布主要由隧道再生结构的热特性决定,与封装形式关系不大;在几微秒到几十或一百毫秒的时间范围内,有源区的温度上升很快;几百毫秒以后,器件温度达到稳态,有源区的平衡温度主要决定于载体的散热特性.稳态时靠近衬底的有源区温度高于靠近热沉的有源区的温度,但两有源区的温差很小,芯片内最高温度出现在靠近衬底有源区的脊形中心.     

隧道级联半导体激光器的光束质量因子

运用波导模式理论和光束传输的非傍轴矢量矩理论,对隧道级联InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器的光束质量进行了理论研究.分析了隧道级联半导体激光器内限制层厚度和垂直方向光束质量因子的关系.结果表明,在隧道结耦合距离内,隧道结不仅起到了再生载流子的作用,也作为无源波导拓展了光场,减小了垂直发散角,降低了光束质量因子.根据模拟结果设计并制备了高光束质量,小垂直发散角的隧道级联耦合大光腔半导体激光器,其阈值电流密度为271A/cm2,斜率效率为1.49W/A,垂直发散角为17.4°,光束质量因子为1.11的半导体激光器.     

隧道级联半导体激光器的光束质量因子

运用波导模式理论和光束传输的非傍轴矢量矩理论,对隧道级联InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器的光束质量进行了理论研究.分析了隧道级联半导体激光器内限制层厚度和垂直方向光束质量因子的关系.结果表明,在隧道结耦合距离内,隧道结不仅起到了再生载流子的作用,也作为无源波导拓展了光场,减小了垂直发散角,降低了光束质量因子.根据模拟结果设计并制备了高光束质量,小垂直发散角的隧道级联耦合大光腔半导体激光器,其阈值电流密度为271A/cm2,斜率效率为1.49W/A,垂直发散角为17.4°,光束质量因子为1.11的半导体激光器     

双波长高功率半导体激光器波长耦合技术

介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计耦合器件,自行设计了光学系统对光束进行扩束聚焦,通过实验将808nm和980nm两半导体激光迭阵光束通过此技术进行合束,最终实现更高功率输出,耦合效率为80%,光斑大小为2mm×2mm,可满足将半导体激光器直接应用于熔覆、焊接等场合。     

新型双波长激光器热学特性研究

制备了一种新型双波长和单波长隧道再生半导体激光器,测试了两种激光器在25~105℃温度范围内的P-I特性曲线,对比分析了两种激光器输出光功率、阈值电流、斜率效率随温度的变化。测试结果表明,新型双波长隧道再生激光器有高输出功率、高斜率效率以及双激射波长等优点;高掺杂隧道结的引入以及双有源区的器件结构导致其热特性略差于单波长半导体激光器。     

980 nm大功率高阶光栅锥形半导体激光器

为了获得高功率、窄线宽和近衍射极限输出的半导体激光器,采用高阶光栅（high order Bragg gratings,HOBGs）和主控振荡功率放大器（Master Oscillator Power-Amplifier,MOPA）结构,成功研制出一种980 nm波段的HOBGs-MOPA半导体激光器。该激光器采用周期为11.37 μm的高阶光栅进行光模式选择,通过锥角为6°的锥形波导将单模激光功率放大,实现了输出功率2.8 W,3 dB光谱线宽31 pm,光束质量因子M ²为2.51的窄线宽激光输出。     

利用半导体pn结结电容构成的沟道式电容器

为满足对电子系统中元器件性能提升、面积减小、成本降低等需求,利用感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP),对低阻p型硅采用刻蚀、扩散、磁控溅射Al电极等工艺,使之形成凹槽状三维结构,制造出一种特殊的具有高密度电容量的硅基电容器。其特点是结构简单,电容量大(电容密度可达2.2×10–9F/mm2),容值可调,与现有微电子工艺兼容,可用于200MHz至数GHz的退耦或其他场合。同时由于半导体pn结固有的特性,该电容器可取代传统的贴片电容广泛用于电子系统中的退耦、滤波、匹配、静电和电涌防护等场合。     

Te掺杂超宽带隙隧穿结研究

研究制备得到峰值电流密度为65.3A/cm2的GaInP/AlGaAs宽带隙隧穿结和峰值电流密度为6.1A/cm2的AlGaInP/AlGaAs超宽带隙隧穿结。在隧穿结中使用二乙基碲（DETe）作为n型掺杂剂,实验中研究了材料生长温度、阀门开关处理以及DETe的流量等生长参数。采用预掺杂和升温后处理的方式来解决碲源的开关效应,而Te掺杂引入的晶格失配采用应力平衡技术来消除。另外研究了不同DETe流量下制备得到的隧穿结性能。     

外腔半导体激光器宽带调谐特性

本文分析了强反馈外腔半导体激光器的宽带频率调谐特性,得到了最大频率调谐范围公式,利用1.5μm外腔半导体激光器实现了1.45μm至1.57μm范围内的波长宽带调谐(120nm调谐范围)。     

Researching the 915 nm high-power and high-brightness semiconductor laser single chip coupling module

Based on the high-speed development of the fiber laser in recent years, the development of researching 915 nm semiconductor laser as main pumping sources of the fiber laser is at a high speed. Because the beam quality of the laser diode is very poor, the 915 nm laser diode is generally based on optical fiber coupling module to output the laser. Using the beam-shaping and fiber-coupling technology to improve the quality of output beam light, we present a kind of high-power and high-brightness semiconductor laser module, which can output 13.22 W through the optical fiber. Based on 915 nm GaAs semiconductor laser diode which has output power of 13.91 W, we describe a thoroughly detailed procedure for reshaping the beam output from the semiconductor laser diode and coupling the beam into the optical fiber of which the core diameter is 105 μm and the numerical aperture is 0.18. We get 13.22 W from the output fiber of the module at 14.5 A, the coupling efficiency of the whole module is 95.03% and the brightness is 1.5 MW/cm²-str. The output power of the single chip semiconductor laser module achieves the advanced level in the domestic use.     

基于扫描近场光学显微镜的808nm半导体激光器腔面热特性分析

摘要：本实验搭建了近场光学显微镜,通过扫描获得的激光器腔面图像,对激光器腔面的热特性进行了分析。通过对比两个激光器样品的前腔面形貌随着注入电流的变化,可以得出激光器与热导相关的热特性参数。通过对被测试激光器进行寿命测试,可以得出激光器的寿命与该热特性参数相关。这将可能为激光器寿命测试提供了一种新的非破坏性的测试方法。     

Thermal analysis of the cavity facet for an 808 nm semiconductor laser by using near-field scanning optical microscopy

In order to analyze the thermal characteristics of the cavity facet of a semiconductor laser, a home-built near-field scanning optical microscopy (NSOM) is employed to probe the topography of the facet. By comparing the topographic images of two samples under different DC current injections, we can find that the thermal characteristic is related to its lifetime. We show that it is possible to predict the lifetime of the semiconductor laser diode with nondestructive tests.     

半导体激光治疗耳鼻喉科疾病的疗效观察

高功率半导体激光作为新一代光刀近年来已进入临床应用，它特另适用于内窥镜及耳鼻咽喉科腔内手术。我科施行各类手术65例，总有效率达93.8％。半导体激光具有所需功率低，手术时间短，出血少，视野清，损伤少，术后癜痕形成少，器材使用寿命长以及电脑自动记录等优点。它是一种很有前景的手术途径。     

半导体激光二极管在实验教学中的应用

半导体激光二极管（LD）在原子波谱学、光谱学、量子学、光纤通信技术、光学实验等一些基础研究项目和高科技产品开发方面已经得到广泛的应用推广,但是在实际应用中通常遇到一些问题,主要是半导体激光二极管的输出波长受其自身的工作温度和电流的变化的影响很大。本文通过分析半导体激光二极管的工作原理,研究半导体二极管在原子物理实验、光学实验的应用案例分析。