面发射分布反馈半导体激光器

本文详细阐述了面发射分布反馈半导体激光器(SE-DFB-LD)的基本工作原理、结构设计及其工作性能,针对国内外研究最新进展与发展现状进行了总结和评述,并在此基础上,对面发射半导体激光器的研究工作和发展趋势做出了进一步的讨论和展望。随着面发射分布反馈半导体激光器各性能指标的不断优化提升和后期加工、装调技术的逐渐成熟,其将不断满足科学研究及工业、军事等实际应用领域对半导体激光器的需求,具有很大的发展潜力。     

半导体面发射微腔激光器及其集成面阵的应用

半导体面发射微腔激光器可用于制作极低激射阈值，高密集度，动态单纵模工作的二维光源，它的光场分布是圆形的，方向性好，耦合效率高，在并行光互连中采用面发射激光器有很多优点，此外，若制成锁相面阵，可以得到相当强的光功率输出。总之，它将可能在光通信，光互连，光信息处理，面阵光源等方面得到重要应用。     

980nm高功率列阵半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料。利用该材料制作的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（100Hz,100μs）输出功率达到80W（室温）,峰值波长为978－981nm。     

分子束外延生长AlGaAs/GaAs GRIN-SCH SQW激光器中高温陷阱的研究

应用深能级瞬态谱(DLTS)技术研究分子束外延(MBE)生长的AlGaAs/GaAs graded index separate confinement heterostructure single well(GRIN-SCH SQW)激光器的高温陷阱。样品的DLTS表明,在激光器的n-AlGaAs层里存在着高温(空穴、电子)陷阱,它直接影响着激光器的性能。高温空穴陷阱可能分布在x_Al =0.2→0.43和x_Al=0.43的n-AlGaAs层界面附近,而高温电子陷阱则可能分布在x_Al=0.43的n-AlGaAs层里x_Al值不连续的界面附近。高温电子陷阱的产生可能与AlGaAs层里的O有关。 关键词：     

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     

高功率垂直外腔面发射半导体激光器增益设计及制备

垂直外腔面发射半导体激光器(vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL)兼具高功率与良好的光束质量,是半导体激光器领域的持续研究热点之一.本文开展了光抽运VECSEL最核心的多量子阱增益区设计,对量子阱增益光谱及其峰值增益与载流子浓度及温度等关系进行系统的理论优化,并对5种不同势垒构型的量子阱增益特性进行对比,证实采用双侧GaAsP应变补偿的发光区具有更理想的增益特性.对MOCVD生长的VECSEL进行器件制备,实现了VECSEL在抽运功率为35 W时输出功率达到9.82 W,并且功率曲线仍然没有饱和;通过变化外腔镜的反射率, VECSEL的激光波长随抽运功率的漂移系数由0.216 nm/W降低至0.16 nm/W,证实外腔镜反射率会影响VECSEL增益芯片内部热效应,从而影响VECSEL激光输出功率.所制备VECSEL在两正交方向上的发散角分别为9.2°和9.0°,激光光斑呈现良好的圆形对称性.     

高功率InGaAs量子阱垂直腔面发射激光器的研制

采用AlAs氧化物限制工艺实验制备了衬底出光的高功率大出光窗口（直径为300 μm）InGaAs/GaAs量子阱垂直腔面发射半导体激光器,实现了器件室温准连续工作（脉冲宽度为50 μs,重复频率为1000 Hz）,并对器件的伏安特性、光输出特性、发射光谱,以及器件的远场发射特性等进行了实验测试.器件阈值电流为460mA,器件的最大光输出功率为100mW,发射波长为978.6nm, 光谱半功率全宽度为1.0 nm,远场发散角小于10°,垂直方向的发散角θ_⊥为8°,水平方向的发散角θ_∥为9°,基本为圆形对称光束.     

利用InAs/GaAs数字合金超晶格改进InAs量子点有源区的结构设计

利用分子束外延技术,通过InAs/GaAs数字合金超晶格代替传统的直接生长InGaAs层的方式,在GaAs(100)衬底上生长了InAs量子点结构并成功制备了1.3μm InAs量子点激光器.通过原子力显微镜和光致荧光谱测试手段,对传统生长模式和数字合金超晶格生长模式的两种样品进行了表征,研究发现采用32周期InAs/GaAs数字合金超晶格样品的量子点密度非常高,发光性能良好.通过与常规生长方式所制备激光器的性能对比,发现采用InAs/GaAs数字合金超晶格生长InAs量子点的有源区也可以得到高质量的激光器.利用该方式生长的InAs量子点激光器的阈值电流为24 mA,相应的阈值电流密度仅为75 A/cm2,最高工作温度达到120℃.InAs/GaAs数字合金超晶格既可以保证生长过程中源炉的温度保持不变,还可以对InGaAs层的组分实现灵活调控.不需要改变生长速度,通过改变InAs/GaAs数字合金超晶格的周期数以及InAs层和GaAs层的厚度,便可以获得任意组分的InGaAs,从而得到不同发光波长的激光器.这种生长方式对量子点有源区的结构设计和外延生长提供了新思路.     

高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器及其老化特性

为了提高器件的可靠性和使用寿命,设计并研制了一种将p-n结和有源层分开的高功率AlGaAs／GaAs单量子阱远异质结(SQW-RJH)激光器,发射波长为808nm,腔长900μm,条宽100μm,其外延结构与通常的808nm AlGaAs／GaAs单量子阱半导体激光器的结构不同,在p-n结和有源区间多了一层p型AlGaAs层,其厚度约为0．1μm。为减小衬底表面位错对外延层质量的影响,在n^ -GaAs衬底和n-Al0．5Ga0．5As下包层间加一层n^ -GaAs缓冲层。对器件进行了电导数测试及恒流电老化实验。与常规AlGaAs／GaAs大功率半导体激光器相比,远结大功率半导体激光器具有阈值电流Ith偏大、导通电压Vth偏高的直流特性。3000h的恒流电老化结果表明,器件在老化初期表现出阈值电流随老化时间缓慢下降,输出功率随老化时间缓慢上升的远结特性。     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜的特性研究

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱中得出 ,其反射谱中心波长为 85 0nm ,19周期此DBR的峰值反射率高达 99 5 % ,反射带宽度为 90nm左右。与此同时 ,由自行设计的二次钨丝掩模质子注入形成 15× 15 μm2 正方形电流注入区对 p型DBR的串联电阻进行了测量 ,克服了化学湿腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点。实验得出此 p型DBR的串联电阻仅为 5 0Ω左右。由此可见 ,此DBR在保持高的反射率的同时具有较低的串联电阻。最后 ,对DBR的串联电阻与温度关系的实验研究表明 ,此DBR的串联电阻受温度的影响不大。     

920nm光抽运垂直外腔面发射半导体激光器结构设计(英文)

设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单个周期内不同阱的个数(1,2和3)、不同阱深、不同垒宽、不同非吸收层组分、不同非吸收层尺寸条件下,器件性能的改变,特别是模式、阈值和光-光转换效率的改变,从而选择一个最佳的结构。     

940nm水平腔面发射半导体激光器设计与制备

水平谐振腔面发射分布反馈(Surface emitting distributed feedback,SE-DFB)半导体激光器因具有更好的光束质量获得了广泛关注.本文设计了波长为940 nm的水平谐振腔面发射分布反馈半导体激光器,分析了光栅的结构参数(形状、周期、占空比、刻蚀深度等)对激光器发光特性(线宽、边模抑制比...     

高功率转换效率905 nm垂直腔面发射激光器的设计与制备

通过对影响垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)的功率转换效率的因素进行理论分析,得出斜率效率是影响功率转换效率的主要因素的结论.为获得高功率转换效率,通过对有源区量子阱、P型和N型分布布拉格反射镜(DBR)等进行优化,设计出了905 nm VCSEL的外延结构并进行了高质量外延生长.成功制备出了不同氧化孔径的905 nm VCSEL器件,获得的最大斜率效率为1.12 W/A,最大转换效率为44.8%.此外,探究了氧化孔径对VCSEL的远场和光谱特性的影响.这种具有高功率转换效率的905 nm VCSEL器件为激光雷达的小型化、低成本化提供了良好的基础数据.     

InP-based InGaAs/InA1GaAs digital alloy quantum well laser structure at 2μm

The structural and optical characteristics of InP-based compressively strained InGaAs quantum wells have been significantly improved by using gas source molecular beam epitaxy grown InAs/Ino.53Ga0.47As digital alloy triangular well layers and tensile Ino.53Ga0.47As/InAiGaAs digital alloy barrier layers. The x-ray diffraction and transmission electron microscope characterisations indicate that the digital alloy structures present favourable lattice quality. Photo- luminescence （PL） and electroluminescence （EL） measurements show that the use of digital alloy barriers offers better optical characteristics than that of conventional random alloy barriers. A significantly improved PL signal of around 2.1μm at 300 K and an EL signal of around 1.95μm at 100 K have been obtained.