高功率半导体激光器电压饱和特性与器件质量

为实现对高功率半导体激光器快速,有效、无损的质量检测和可靠性筛选,对器件进行了电导数和光导数测试及分析.结果表明高功率半导体激光器的结电压饱和特性与其质量和可靠性紧密柏关.结电压饱和特性不好的器件一般都存在某种缺陷,结电压饱和特性的差异超出一定范围的同种类器件一定是质量和可靠性差的器件.因此,阈值处电导数曲线的下沉高度h值可作为器件筛选的一个判据.用模拟测馈的方法,对阵列器件和组成它的单元器件的电压饱和特性的相关性进行了研究,阵列器件的电压饱和特性与组成它的单元器件的一致性(均匀性)紧密相关.均匀性小好的器件的电压饱和特性也不好.     

用电导数技术筛选可见光半导体激光器

对 6 0只 6 70nm可见光量子阱激光器进行电导数测试 ,讨论了电导数曲线及其参数与器件可靠性之间的关系 ,指出用m、h、b参数可以评价器件质量和可靠性。实验结果表明电导数测试是可见光半导体激光器快速筛选的好方法。     

小波变换用于半导体激光器可靠性分析

应用小波变换奇异性检测原理，对近百只半导体激光器(LD)输出I-V特性进行小波变换，通过不同尺度下的变换系数，能够真实、准确地测量和计算半导体激光器的阈值电流以及与可靠性相关的一些参数，模极大值W2j^M，结特征参量m等。利用这些计算和测量参数，可以直观地比较和判别出半导体激光器的性能优劣及可靠性，与电导数法相结合，可方便、准确、快捷地对器件性能和可靠性进行评估筛选。理论与实验表明，利用小波变换进行半导体激光器的可靠性分析与传统方法相比具有独到之处。     

电导数测试用于大功率半导体激光器的快速筛选

对氧化物条型ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ大功率量子阱激光器的电导数曲线及其参数与器件可靠性之间的相关性进行了讨论,指出ｍ,ｈ,ｂ参数可以评价器件质量和可靠性。实验结果表明电导数测试是大功率半导体激光器快速筛选的新方法。     

阵列激光器的结特征参量及其可靠性研究

采用电导数方法提取了半导体激光器阵列的结特征参量m,并对阵列结特征参量m与器件可靠性的关系进行了理论与实验研究,结果表明:m值可以作为阵列可靠性检测的一个重要判据,同一批次的阵列器件中,m值大的器件属于低可靠性器件;阵列m值大则说明单元m值大,或阵列存在严重电流泄漏通道,或阵列单元一致性差等。     

大功率量子阱远结半导体激光器

通过将下波导层掺杂为ｐ型,使半导体激光器的有源区与ｐｎ结分离,制作了大功率远结半导体激光器。该器件在老化期间表现出输出功率变大的趋势。理论分析表明,远结半导体激光器特殊的外延结构,决定了器件的阈值比正常器件的高,但是阈值受温度的影响较小,并且器件的退化机制转变为ｐｎ结的退化,这对于制作高可靠性、长寿命、低温度敏感性的半导体激光器具有重要意义。     

半导体激光器列阵的电导数及其可靠性

在研究半导体激光器电导数与可靠性的基础上,设计了单管激光器并联实验系统,利用单管激光器并联模拟列阵的方法研究了激光器列阵的可靠性在其电导数曲线和参数上的体现,该实验结果为利用电导数参数作为列阵可靠性判据提供了参考.     

808 nm高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器

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,其发射波长为808 nm,腔长为900 μm,条宽为100μm.其外延结构与通常的808 nm 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0.3μm厚的p型Al0.3Ga0.7As下波导层.对研制的器件进行了电导数测试,结果显示,与常规AlGaAs/GaAs大功率半导体激光器相比,远结半导体激光器具有阚值电流偏大、导通电压偏高的直流特性.经4 200h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.     

回音壁微腔激光器电老化试验及寿命分析

为了考察深刻蚀结构的回音壁模式半导体微腔激光器的寿命,采用恒电流模式对InGaAsP/InP多量子阱耦合双圆微腔激光器进行了电老化试验,电流应力为100mA,老化总时长为1400h。对比了电老化试验前期、中期和后期器件的输出光谱和功率-电压-电流(P-V-I)特性,以器件稳定工作的电老化中期为例分析了器件的性能。分析了输出功率和阈值电流随时间的变化情况,判断出在电老化试验期间器件退化模式始终为渐进模式。以器件输出功率降到初始值的50%作为失效判据标准,在100mA电流下,器件的寿命约为1200h。     

半导体激光器的电噪声

通过测量激光器的电噪声,可以用来在线监测器件的诸多特性,如阈值电流的大小,是否有模式跳变发生,以及谱线宽窄等.另外,根据电噪声的大小,还可以对器件的质量和可靠性作出评价,具有快速、方便、无损等优点.文章概述了半导体激光器的电噪声,对其主要应用进行了综合和讨论,概括性评述了该领域目前的研究进展.     

GaAs/AlGaAs环形激光器的量子阱结构优化

为了研究量子阱结构对半导体环形激光器阈值电流的影响,从F-P腔激光器的振荡条件出发,分析了半导体环形激光器的阈值电流密度与量子阱结构参量的函数关系,并推导出最佳量子阱数的表达式。利用器件仿真软件ATLAS建立环形激光器的等效模型,仿真、分析了不同工作温度下,量子阱数、阱厚及势垒厚度对阈值电流的影响。结果表明,阈值电流随量子阱数和阱厚的增加先减小后增大,存在一组最佳值;在确定合适的量子阱数和阱厚后,相对较窄的势垒厚度有助于进一步降低阈值电流;采用GaAs/AlGaAs材料体系和器件结构,其最佳量子阱结构参量为M=3,dw=20nm及db=10nm。     

高功率GaAs／GaAlAs单量子阱远结激光器及退化

通过对研制的50余只808nm的GaAs/GaAlAs大功率单量子阱远结半导体激光器老化实验观测,在老化初期（前520h),阈值电流随老化时间的延长而下降,下降幅度高达57mA,通过大于1000h的恒流电老化,器件的输出光功率在老化初期有所上升,随后表现出按指数规律缓慢下降的行为。实验结果表明器件具有长寿命的潜力。     

大功率半导体激光器阵列的稳态和瞬态热行为

大功率半导体激光器的应用日益广泛.随着激光器光功率的不断增加,其结温也在急速上升.激光器结温的升高不仪会导致寿命、斜率效率和功率下降,阈值电流增大,而且会引起波长漂移,光谱展宽等,因此开展半导体激光器热没计和热优化的研究显得越来越重要.用数值模拟和实验相结合的方法对单巴(bar)条CS封装的60 W,808 nm半导体激光器连续工作时的稳态和瞬态热行为进行分析研究,定量确定了半导体激光器的温升及其构成,以及器件的时间常数.此外,还对半导体激光器件做了热优化,并在分析结果的指导下做出了各项性能指标均优良的半导体激光器阵列器件.     

InGaAsP／InP双区共腔激光器的内部参数

根据《双区半导体激光器的稳定性理论》,分析了 InGaAsp/Inp 掩埋异质结构双区共腔激光器的实验结果,计算了这种器件的内部参数。结果表明:内部光耦合随着温度变化是改变器件工作状态的主要因素;阈值电流偏高与器件工艺相关的界面缺陷、结构漏电关系极大;结构漏电可以提高光输出功率。     

基于泊松过程的半导体激光器空间辐射效应研究

针对始终处于加电状态工作模式的半导体激光器,通过分析单个粒子对器件的辐射过程,将空间辐射效应离散的描述为所有单粒子造成辐射效应的累积。考虑到粒子到达服从泊松过程的特点,建立了半导体激光器空间辐射效应性能退化模型。推导了器件可靠度函数以及平均故障前时间的表达式。对InGaAs多量子阱激光二极管在高轨空间辐射环境中的性能退化过程进行了仿真,得到了器件的光功率退化曲线。结果表明光功率退化量与辐射时间近似成正比例关系。由此提出了同时考虑辐射与退火效应条件下,器件的光功率退化速率,通过拟合得出该速率与空间辐射平均剂量率成正比。获得了半导体激光器的可靠度曲线,进而计算了器件的平均故障前时间。     

大功率半导体激光器的腔面钝化

大功率半导体激光器的腔面退化是影响其寿命和可靠性的重要因素,长期以来一直是人们关注和研究的重点。本文利用离子铣结合腔面钝化还原层的方法对大功率半导体激光器的腔面进行处理。结果显示,离子铣腔面钝化能够在一定程度上减少半导体激光器的功率退化,168h加速老化后退化幅度降低4.5%;同时该技术对老化过程中COD阈值降低有明显的抑制作用,可有效减少使用中的突然失效。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。     

CATV光网络设备原理及应用:第七讲光发射机的核心控制功能电路

(上接第16期) 由于半导体激光器对温度变化很敏感,因而稳定激光器的光输出是一个重要问题.温度的变化和器件的老化给激光器带来的不稳定因素主要表现为:①激光器的阈值电流随温度成指数规律变化,并随器件的老化而增加,从而使输出光功率发生变化.②随着温度升高和器件老化,激光器的电光转换效率降低,从而使输出发生变化,另外随着温度的升高,半导体激光器的发射波长的峰值位置移向长波.     

量子阱半导体激光器发展动态

综述了近几年来国外在量子阱半导体激光器方面的开发现状，着重阐述了在提高器件性能方面获得低阈值电流，降低α参数和线宽的重要性。     

大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究

针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。     

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。