结构简单的中红外半导体激光器

日本ATR环境适应通信研究所等制成发射波长6 μm的结构简单的中红外光半导体激光器.该器件是实现发射从几微米到十几微米中红外激光的量子级联激光器的基础. 量子级联激光器是利用半导体超晶格性质新原理的半导体激光器.该器件是在GaAs基片是重复堆叠GaAs和AlAs层,其优点是晶体生长容易.今后该所还将进行室温连续振荡的实用型量子级联激光器的研制.     

量子级联半导体激光器

日本东北大学电气通信研究所研制成功了一种由砷化铟和锡化铝构成的新型量子级联半导体激光器。通过实验证实 ,该激光器在 9 94μm发红外激光。用砷化铟使该种激光器成功振荡在世界上尚属首次。量子级联激光器的原理是将很多所谓级联的发光层以阶梯式连结 ,根据结构确定振荡波长。该激光器将用于监测对环境污染的气体。 (No .1 1 )量子级联半导体激光器     

窄光束、高功率、频率可调谐的THz量子级联激光器

THz频段的量子级联激光器通过电子在半导体量子阱导带子带间的跃迁发光,是具有连续波操作特性和电泵浦特性的THz源。THz量子级联激光器具有体积小、重量轻、紧凑且易集成等特点,是目前发射能量最高的固态THz源。对近年来双金属波导型THz量子级联激光器在窄光束角、频率可调谐和高功率输出三方面的发展进行综述和介绍。     

科技简讯

我国推出5-8μm波段半导体量子级联激光器我国科学家历经5年艰辛攻关,现已研制成功首批5￣8μm波段半导体量子级联激光器,从而使我国成为世界上能研制此类高技术激光器的第2个国家。中科院上海冶金研究所李爱珍等科研人员研制的这种激光器可用于现代通讯、环境保护、国家安全等领域。它是环保领域用于痕量气体监测和分子光谱应用、通讯领域用于信号发射与接收必不可少的高技术。传统的半导体激光器的激射波长由半导体材料的导带和价带之间的带隙大小决定,只有直接带隙的半导体材料才能实现激射,由于自然界缺少这种中远红外波段的天然的理想…     

3~4 μm锑化物带间级联激光器研究进展(特邀)

3~4m波段中红外激光器在工业气体检测、医学医疗和自由空间光通信等诸多领域具有十分重要的应用。目前锑化物半导体带间级联激光器是实现中红外3~4 m波段的理想方案。带间级联激光器（Interband Cascade Laser,ICL）可以看做是通过电子和空穴复合产生光子的传统二极管激光器以及通过引入多个级联区来提高电子注入效率的子带间量子级联激光器（Quantum Cascade Laser,QCL）的融合。文中概要介绍了带间级联激光器的基本工作原理,阐述了国际上主要研究单位包括俄克拉荷马大学、美国海军实验室、德国伍兹堡大学等带间级联激光器的发展历史,介绍了国内单位包括中国科学院半导体所研制成功带间级联激光器的性能,分析了该类激光器设计制备技术难点和及性能进一步提升优化的技术方案。     

高功率中红外激光器的进展

中红外激光器在光谱学、遥感、医疗、环保及军事等诸多领域都有重要的应用价值和发展前景,因此已成为各国研究的热门课题.首先介绍各类中红外光参量振荡器及其泵浦源的进展,而后介绍中红外单极型量子级联半导体激光器特点和进展.     

量子级联激光器

１９９４年美国贝尔实验室采用ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡＩＡｓ量子ｏｔ／超晶格材料率先研制成功了１０Ｋ下脉冲激射波长为４．２６ｐｍ的量子级联激光器,开创了利用宽带隙材料研制中,远红外半导体激光器的先河,而其与传统激光器遇异的实现受激发射的方式,也在半导体激光器的发展史上书写了新的篇章．量子级联激光器是利用单极载流子（电子或空穴）注入进一系列级联式耦含量子讲产生子带间粒子数反转分布,进而利用子带间的受激跃迁而产生受激辐射的单极半导体激光器．这种单极粒子跃迁辐射具有单向们振（ＴＭ波）性,极适合于具有耳语回廊…     

中红外半导体光源和探测器件及其应用

中红外波段(2～25 μm)的光电子器件在气体检测、红外遥感和红外对抗等领域都有重要应用.介绍了笔者近年来在中红外波段的半导体光源和光电探测器方面的工作进展,包括InP基量子级联激光器、2μm波段锑化物量子阱激光器和波长扩展InGaAs光伏型探测器的研制以及器件应用方面的工作.这些光电子器件所用高性能材料都是笔者采用分...     

连续波量子级联激光器高效率光束合成

为获得能满足实际需要的高光功率输出,可以将已经成功应用于近红外波段半导体激光器的合束技术移植到量子级联激光器。讨论了量子级联激光器件的共水平面布局设计,这种设计有利于实现稳定可靠的室温连续工作;在量子级联激光器单管器件整形实验中,获得了光束质量因子M2优于2.3的准直光束;在高效率光束合成的实验中获得了85%的合束效率。     

半导体激光器研究进展

半导体激光器从诞生至今半个世纪,在理论、实践和应用方面取得了巨大进展,占据了整体激光领域的大部分市场,广泛应用于通信网络、工业加工、医疗美容、激光传感、航空国防、安全防护,以及消费电子等领域。本文在回顾国际国内早期半导体激光器发展历程的基础上,重点针对高功率泵浦源领域的GaAs基8xx nm和9xx nm半导体激光器,三维感知领域的905 nm隧道结激光器和940 nm垂直腔面发射激光器,以及光谱分析和红外感测领域的GaSb基红外激光器和InP基量子级联激光器进行了简单总结。内容包括半导体激光器的主要应用场景、所追求的主要目标、近10年国内外发展的最新进展,以及今后可能的发展趋势与方向。     

中红外可调谐量子级联激光器研究进展

量子级联激光器(QCL)是中红外波段重要的激光光源，其中，可调谐中红外量子级联激光器具有单纵模、频率可调谐的优点，成为目前研究的热点。可调谐中红外量子级联激光器主要通过分布反馈(DFB)光栅、分布布拉格反射(DBR)光栅、外腔衍射光栅等方法实现。本文介绍了中红外量子级联激光器的基本原理，分别归纳、总结了近年来DFB、DBR可调谐量子级联激光器以及外腔可调谐量子级联激光器的研究进展，讨论了各种可调谐方法的优缺点。最后，对可调谐量子级联激光器的发展趋势进行了展望。     

λ～3μm短波长中红外量子级联激光器的发展及最新研究成果

量子级联激光器是一种基于子带间电子跃迁的新型单极光源.随着量子级联技术的发展,短波量子级联激光器的发展尤为重要.文章简单地介绍了最近新发展的短波量子级联激光器全新的工作原理、结构设计思想以及它所固有的特点,对其研究现状进行了简略总结,同时对其未来的发展作出展望.     

Continuous wave operation of λ~19 μm surface-plasmonquantum cascade lasers

Continuous wave laser action has been achieved in a superlattice quantum cascade device operating on surface plasmon waveguide modes. The emission wavelength λ~19 μm is by far the longest ever reported for continuous wave III-V semiconductor lasers. The output power at cryogenic temperature is of the order of the mW     

Filamentation in conventional double heterostructure and quantumwell semiconductor lasers

A wave-optical model is used to investigate filamentation of the optical field in conventional double heterostructure and quantum well semiconductor lasers. The field is propagated by the Crank-Nicholson method, and the gain model is based on a semiclassical laser theory that contains the effects of cross relaxation due to electron-electron and electron-phonon collisions. The model predicts that for broad-area devices, quantum well lasers are less affected by filamentation than conventional double heterostructure lasers     

Continuous wave operation of long wavelength (λ≃11μm) inter-miniband lasers

A long wavelength (λ≃11 μm) quantum cascade laser based on inter-miniband transitions in semiconductor superlattices is reported. The device operates continuous wave up to a temperature of 85 K, with a maximum output power of 75 mW at 25 K. Both record values for unipolar lasers of comparable wavelength     

Measurement of semiconductor laser gain and dispersion curvesutilizing Fourier transforms of the emission spectra

A new technique for the measurement of semiconductor laser gain and dispersion spectra is presented. The technique is based on an analysis of the subthreshold emission spectrum by Fourier transforms. Applications of this method to AlGaInP-based interband laser diodes and mid-infrared intersubband quantum cascade lasers are discussed. A good agreement between the measured dispersion of the refractive index and tabulated values in the literature was found     

大功率半导体直接输出激光加工系统开发

半导体激光器及其工业应用是激光领域研究与发展的热点, 国内大功率半导体激光器的发展已经取得了较大进展, 但基于国产大功率半导体直接输出激光器的自动化加工装备研究较少。研制了国产大功率半导体直接输出激光加工系统, 开发了基于DSP的嵌入式激光加工过程检测与控制系统, 设计了用于该系统闭环温度控制的模糊控制算法, 并取得了良好的温度控制效果。基于该平台开展了激光宽带相变硬化实验, 实验表明: 在温度控制模式下, 相变硬化层深度和硬度的一致性要优于恒定功率模式。     

太赫兹量子级联激光器

太赫兹技术近年来发展迅速,应用越来越广泛,是当前的热门研究领域。太赫兹量子级联激光器是产生太赫兹辐射的重要器件,对太赫兹量子级联激光器的发展,以及有源区和波导层的设计等进行了详细讨论。     

太赫兹波的几个基本问题

介绍了用于加工太赫兹波元件的微机械加工技术(铣削、放电加工、电铸、湿法腐蚀Si、干法腐蚀Si、厚光刻胶:SU-8和LIGA)及其最新结果。重点描述了应用于太赫兹波的器件和集成电路,如将可用于太赫兹波的各种新颖二极管、半导体纳米器件、新的高电子迁移率晶体管、毫米波集成电路、量子器件、红外器件、量子级联激光器(单极级间跃迁激光器)。基于带间跃迁量子机理的半导体器件(譬如量子级联激光器)的频率极限高于与半导体能带隙相关器件的频率,其大多数体半导体的频率可以达到10THz以上。但是,基于经典的电子扩散传输机理的二极管、三极管的高频极限则受限于渡越时间和寄生参数RC时间常数。