高速雪崩光探测器同轴封装的高频分析

基于频率响应理论模型,分析了同轴封装的雪崩光电探测器的高频特性.包含芯片、键合金丝、跨阻放大器和同轴管座等各部分的高频特性及对器件高频特性的影响.通过调节封装过程中不同键合金丝引入的电感参量,可以得到不同现象的频率响应.最后考虑实际工程条件,优化得到了10 GHz的-3 dB带宽的同轴封装雪崩光电探测器件.     

封装热应力致半导体激光器“Smile”效应的抑制方法

封装热应力所致smile效应是阵列封装大功率半导体激光器中普遍存在的问题。为解决这一问题,本文在研究smile效应产生机理的基础上,提出采用错温封装技术和热沉预应力封装技术降低smile效应的措施。以某808nm水平阵列封装半导体激光器为例,采用仿真分析的办法研究了上述技术的可行性和有效性。仿真分析表明,采用传统封装技术,在恢复至室温22℃后,芯片smile值约为39.36μm,采用封装前升高芯片温度至429℃的错温封装技术,可以将smile值降至1.9μm;若采用热沉预应力技术,对热沉的两个端面沿长边方向分别施加190 N的拉力,可以将smile值降至0.35μm。结果表明,这两种封装措施是有效的。错温封装技术和热沉预应力封装技术具有易于实现的优点,其中热沉预应力技术对于各种smile效应类型和不同的smile值都可以调整和修正。     

半导体激光器非线性失真的理论和实验研究

对半导体激光器的非线性失真进行了理论分析，得出了计算二阶失真和三阶失真的理论公式，实验验证了理论结果，并发现国产ＤＨ－ＧａＡｌＡｓ半导体激光器的二阶失真严重，而三阶以上的失真却可以忽略。     

半导体激光器纵向泵浦准连续Cr:LiSAF激光器的实验研究

用波长为653.2nm的半导体激光器实现了纵向泵浦Cr:LiSAF激光器的准连续运转,晶体平均吸收功率为140mW时获得激光输出,在LD最大输出功率范围内,晶体平均吸收功率为680mW时,可获得最大平均输出功率32mW,斜效率5.6%.     

吸收型双稳半导体激光器的起振波长

从双稳半导体激光器上跳阈值处的谐振波长是所需阈值电流最低的波长这个物理事实出发，利用双稳半导体激光器的速率方程组，本文对双稳半导体激光器上跳阈值处的谐振波长进行了研究。文中还就一些器件参量对双稳半导体激光器上跳阈值处谐振滤长的影响进行了讨论。     

半导体激光器泵浦的Cr:LiSAF激光器

本文报道了用半导体激光器泵浦Cr:LiSAF激光器腔的设计以及输出特性,在用准连续波泵浦时,阈值平均功率为42mW,在泵浦平均功率为60mW时得到了3mW的激光输出.     

10 W级主控振荡放大半导体激光芯片封装实验研究

结温升高是影响主控振荡放大(MOPA)半导体激光芯片输出功率的重要因素,为解决MOPA芯片的多电极封装和高效散热问题,提出了一种正装和热扩散辅助次热沉相结合的封装结构。建立了该封装结构的3D热模型,对比研究了倒装封装结构、正装无辅助次热沉结构与正装有辅助次热沉结构对MOPA半导体激光器结温的影响。计算结果表明,采用正装有辅助次热沉结构与倒装封装结构散热性能接近,且显著优于正装无辅助次热沉结构,结温降低幅度最高可达40%。另外,采用正装有辅助次热沉封装结构的MOPA半导体激光芯片在连续工作条件下输出功率为10.5 W,谱宽可实现半高全宽小于0.1 nm,中心波长随电流的变化约14 pm/A,实现了10 W级MOPA芯片的封装,验证了该封装结构的有效性。     

基于横向热流抑制的半导体激光芯片封装实验研究

为降低半导体激光芯片的慢轴远场发散角,提高其慢轴方向的光束质量,设计了横向热流抑制的封装结构。利用热沉间的物理隔离,削弱了半导体激光芯片慢轴方向上的温度梯度,有效降低了半导体激光芯片慢轴方向的发散角。采用热分析模拟了不同封装结构下芯片发光区的温度分布,并对波长915 nm的窄条宽半导体激光芯片进行封装。实验结果表明,在工作电流15 A,封装在隔离槽长4 mm,脊宽120 μm刻槽热沉上的芯片,其慢轴远场发散角由12.25°降低至10.49°,相应的光参量积（BPP）由5.344 mm·mrad 降低至4.5763 mm·mrad,慢轴方向亮度提升了约5.5%。实验结果表明,横向热流抑制的封装结构可以有效地削弱半导体激光芯片慢轴方向上由热透镜效应引起的高阶模激射,从而降低其慢轴远场发散角。     

半导体激光器列阵的有限元分析

本文利用有限元法对四种半导体激光器列阵进行了分析,得到了超模的近场强度分布,为实现最低阶超模的均匀强度分布提供了一些可能的结构.     

Frequency Bandwidth Estimation of TO Packaging Techniques for Laser Modules

Two simple methods for estimating the potential modulation bandwidth of TO packaging technique are presented. The first method is based upon the comparison of the measured frequency responses of the laser diodes and the TO laser modules, and the second is from the equivalent circuit for the test fixture, the TO header, the submount and the bonding wire. It is shown that the TO packaging techniques used in the experiments can potentially achieve a frequency bandwidth of over 10.5 GHz, and the two proposed methods give similar results.     

矩阵理论在半导体激光器耦合中的应用

傍轴近似下的光学矩阵理论,可以简化光束传输计算过程,使光学系统设计更为方便。将ABCD变换矩阵方法引入到耦合光学系统的设计中,运用高斯光束的ABCD法则,详尽地给出了某一耦合方式下的半导体激光器耦合入单模光纤系统的设计;另一方面,对系统的耦合损耗与耦合距离的关系进行了理论计算,并把计算结果与最近的实验报道做了比较,它们基本相吻合,说明此方法是可行的、合理的。从整个设计及理论计算来看,ABCD矩阵方法减少了复杂的计算,从而简化了设计过程,与通常的衍射计算相比,它不失为一种方便、有效的方法,同时它对生产半导体激光耦合器也有实际指导意义。     

Dynamic Wavelength Tuning of a Fiber Ring Semiconductor Laser

ＤｙｎａｍｉｃＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＴｕｎｉｎｇｏｆａＦｉｂｅｒＲｉｎｇＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＬＵＯＢｉｎＬ¨ＵＨｏｎｇｃｈａｎｇＰＡＮＷｅｉＣＨＥＮＪｉａｎｇｕｏ（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６...     

976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量M2评价

为了提高976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量,基于严格的二阶矩理论搭建了一套适用于高功率半导体激光器的光束质量检测装置。利用该装置测量了实验室研制的976 nm宽条形高功率半导体激光器在1～10 A工作电流下的束腰位置、束腰尺寸和远场发散角。实验结果表明,随着电流从1 A增加到10A,快轴方向束宽及远场发散角由于反导引效应有微小增加,但由于垂直方向较强的折射率导引机制使得光束参数变化很小,光束质量因子M~2仅从1. 32增加到1. 48,光束质量基本不变。慢轴方向由于反导引效应及热透镜效应而导致高阶模式激射,使得束宽及远场发散角随工作电流增加逐渐增大,光束质量因子M~2从5. 44增加到11. 76,光束质量逐渐变差。傍轴光束定义及非傍轴光束定义下的光束质量因子测试结果表明,在快轴方向,两者差别较大,不能使用傍轴光束定义近似计算;在慢轴方向,两者近似相等,可以使用傍轴光束定义近似计算。     

激光二极管侧面抽运Nd∶YAG锁模激光器的研究

利用谐振腔的稳定条件对激光二极管侧面抽运的 Nd∶YAG锁模直腔的稳区特性和谐振腔内的光斑分布进行了分析。根据对腔参量的分析,选取合适的腔参量设计了一个简单的侧面抽运直腔,该谐振腔腔形简单,没有像散,振荡光模式好,有利于激光器的锁模运转。实验中采用国内自行研制的半导体可饱和吸收镜,实现了激光二极管侧面抽运半导体可饱和吸收镜锁模Nd∶YAG激光器的连续锁模运转,平均输出功率为 2 W,锁模脉冲宽度为10 ps,重复频率为100 MHz。结合实验结果进一步讨论了半导体可饱和吸收镜的一些参量如饱和恢复时间、调制深度等对实现稳定连续锁模的影响。     

Nonlinear Response of the Semiconductor Laser with Pump Current Modulation

The influence of tuning the lasing monochromatic radiation frequency _g within the amplification band on the nonlinear response of the semiconductor laser with harmonic modulation of pump current is investigated theoretically. It is established that the principal features of the behavior of the nonlinear amplitude-detuning characteristic (ADC) are determined by the relation between the current modulation frequency _m and the main resonance frequency of the laser _r. If _{m r}, then with increase in _g the response decreases monotonically mainly due to the decrease of its dynamic component. The exception is provided by the spectral regions where peaks on the ADC appear because of the explicitly nonlinear lasing regimes (period doubling, chaos, etc.) When _m < _r, the resonance conditions for induced oscillations are satisfied only for definite spectral intervals within the amplification band and a dip appears on the low-frequency side of the ADC. With decreasing _m, the dip boundary shifts to a more high-frequency region of the band corresponding to smaller local resonance frequencies. The peaks on the ADC corresponding to the radiation period doubling shift to the region of smaller values of _g on increase in _m.     

基于腔面非注入区的半导体激光器的热特性分析

利用Ansys有限元分析软件模拟了宽条形激光器腔面在不同生热率条件下对有源区温度的影响,并对带有腔面非注入区的激光器结构进行了热分析,比较了不同长度的非注入区结构的器件的温度特性。腔面的温升对器件可靠性影响极大,计算结果表明随着非注入区宽度的增加,芯片前腔面有源区的温度明显降低。结果为采用非注入区结构提高COD阈值功率提供了设计参考。     

光学双稳态半导体激光器的理论分析

引入了正切函数作为非线性光－电流关系函数，借地速率方程，建立了光学双稳半导体激光器的理论模型。对器件本身进行了理论分析，讨论了器件的主要特性，给出了数值分析结果，提出了器件性能改进方法。     

体布拉格光栅外腔半导体激光器光谱特性研究

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工作电流固定在1.5 A,热汇温度从20℃增加到35℃时,测得的光谱特性表明,半导体激光器的工作波长可以很好地稳定在体布拉格光栅的布拉格波长处。与该激光器在同样条件下自由运转的光谱比较,可以看到,自由运转激射波长与体布拉格光栅的布拉格波长差值小于2.6 nm情况下,可以获得很好的波长稳定效果。实验也表明,当该值大于4.8 nm时波长稳定效果变差。     

A Semiconductor Laser of the Visible Range as an Exciting Source of Raman Scattering

A possibility of application of semiconductor lasers of the visible range as exciting sources for Raman spectroscopy is studied. An experimental set-up for measuring Raman spectra of polycrystalline dielectrics and broad-gap semiconductors excited by a semiconductor laser with a wavelength of 640 nm was created. The conditions under which the spectral width of the lasing line of a semiconductor laser was within 10^-3 cm^-1 in the continuous mode with a power of 10 mW are realized. The characteristics of various types of exciting sources used in Raman spectroscopy are compared. The results of studies of the characteristic Raman spectra excited with a semiconductor laser in polycrystalline sulfur are presented.