808nm网状电极高功率垂直腔面发射激光器

为改善高功率垂直腔面发射激光器（VCSEL）电流注入均匀性,提高光束输出质量和器件的输出功率,设计并研制出808nm高功率网状电极VCSEL。将VCSELP面的注入电极由传统的环形结构改为网状结构并且热沉位于N面电极。实验制备了出光孔径同为500um的传统环形电板和网状电极两种高功率VCSEL,并对器件的性能进行了对比测试。测试结果表明,网状电极结构高功率VCSEL相对传统环形电极结构高功率VCSEL器件具有良好的光电特性,室温下新结构高功率VCSEL的阈值电流为430mA,斜率效率为0．44mW／mA,电光转换效率可达21．7％,最大输出功率可达420mW,是传统结构高功率VCSEL输出功率的2．27倍。     

新型结构垂直腔面发射激光器的研制

为改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性.提高其光电性能,研制了新型辐射桥结构的VCSEL,即采用辐射桥状的电流注入通道取代以往传统结构VCSEL的环形电流注入通道.研究表明辐射桥结构可以降低VCSEL器件的体电阻和热阻,改善器件的模式特性.在同一外延片上,采用相同的工艺制备了辐射桥结构与传统结构两种VCSEL器件,并对两种器件的光电性能进行了对比测试.结果表明,辐射桥结构VCSEL比传统结构的VCSEL微分电阻降低25%,输出功率提高到1.6倍;辐射桥结构的VCSEL具有良好的温度特性与模式特性,80℃时仍能正常激射,60℃时最大输出功率可达17 mW,器件的热阻可达1.95℃/mW;器件单模工作,其总体性能远优于传统结构的VCSEL器件.     

新型垂直腔面发射激光器的研制北大核心CSCD

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。     

新型垂直腔面发射激光器的研制

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。     

新型辐射桥结构VCSEL的设计、制作和热特性分析

为了改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性,提高器件的输出功率,设计并制作了一种新型辐射桥结构VCSEL。利用有限元热分析软件ANSYS,模拟了常规结构和辐射桥结构VCSEL内部的热场分布和热矢量分布。经模拟得到,常规结构器件的热阻为4.13K/W,辐射桥结构的热阻为2.64K/W。而经实验测得,常规结构器件的热阻为4.40K/W,辐射桥结构器件的热阻为2.93K/W,实验测试结果与模拟结果吻合较好。同时测得,常规结构器件的最大输出功率为305mW,辐射桥结构器件的最大输出功率为430mW,后者的输出功率提高了40%。     

高功率垂直腔底发射激光器的偏振特性

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为显示光源的应用中,为了获得高功率的偏振激光,研究了980nm大口径底发射VCSEL的偏振特性。通过刻蚀矩形台面和矩形出光口径,制备矩形VCSEL。在连续条件下,出光口径为550μm×300μm的底发射矩形VCSEL最大输出功率为660mW,微分电阻为0.09Ω。实验中,矩形VCSEL在工作电流下,同时存在稳定的水平偏振光和竖直偏振光,并且沿着矩形长边出射的水平偏振光一直占据主导地位。而圆形VCSEL在水平和竖直方向的激射情况几乎相同。水平偏振光的激射光谱相对于竖直偏振光出现蓝移,并且用对称三层波导模型解释了蓝移现象。研究了矩形VCSEL的正交偏振比与矩形口径长宽比的关系。实验结果表明,矩形柱结构能够有效地稳定VCSEL的偏振方向,使大口径器件激射高功率的偏振激光。     

氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器

为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10～80℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。     

微结构垂直腔面发射激光器的设计

具有高功率、单横模工作特性的垂直腔激光器(VCSEL)将会极大地扩展VCSEL激光器的应用领域,具备此性能的VCSEL激光器除了能增强它在短距离通信及光存储网络的应用之外,还将成为长距离光通信以及光传感系统里重要的器件.然而对于传统的VCSEL激光器,高功率和单横模工作特性很难同时获得,这是因为高功率输出通常将会增大输出孔径,大的输出孔径则会带来多横模振荡.文中通过在P-DBR层中引入纳米微结构,设计了一种能同时提供高功率、单横模输出的VCSEL激光器.这种新型的VCSEL激光器通过采用光子带隙的波导结构,使得设计的激光器在大输出孔径(直径达12 μm)时仍然保持单横模工作.     

850nm大功率垂直腔面发射激光器

针对传统顶发射垂直腔面发射激光器(VCSEL)的散热、电极生长以及Au丝引线等难题,研究了一种非闭合型的大功率VCSEL结构,不仅解决了上述问题,还简化了工艺步骤,避免了一些工艺对已形成器件结构造成的损伤,提高了激光器的可靠性以及电流注入效率。利用该结构制作的激光器室温下连续输出最大功率达到46 mW,激射波长为849.5 nm,激射光谱半高宽(FWHM)为0.6 nm;在150 mA的注入电流下,发散角为10°。在室温5、0μs脉冲条件下,测得的最高输出光功率为69 mW。     

碳化硅封装高功率半导体激光器散热性能研究

为研究基于碳化硅(SiC)陶瓷封装的高功率半导体激光器的散热性能,将其与常用的氮化铝(AlN)陶瓷进行对比,使用基于结构函数法的热阻仪分别测量SiC和AlN封装F-mount器件的热阻值,得到SiC器件的总热阻约为3.0℃·W~(-1),AlN的约为3.4℃·W~(-1),SiC器件的实测热阻值比AlN器件低14.7%,实验结果表明SiC过渡热沉具有较好的散热性能。实验进一步测试了两种过渡热沉封装器件的输出性能,在16A连续电流注入时,915nm波段的SiC器件单管输出功率为15.9 W,AlN为15 W,测试结果显示SiC封装的器件具有更高的功率输出水平。     

High-power vertical-cavity surface-emitting laser with an extra Au layer

We report the performance of a high-power vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with an extra Au layer. By using the extra Au layer, the far-field divergence angle from a 600-/spl mu/m diameter VCSEL device is suppressed from 30/spl deg/ to 15/spl deg/, and no strong sidelobe is observed in far-field pattern. There is a slight drop in optical output power due to the introduction of the extra Au layer. By improving the device packaging method, the VCSEL device produces the maximum continuous-wave optical output power of 1.95 W with lasing wavelength of 981.5 nm. The aging test is carried out under constant current mode at 60/spl deg/C, and the preliminary result shows that the total degradation of output power is less than 10% after 800 h.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜（DBR）构成的垂直腔面发射激光器（VCSEL) . 采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

Metal-Core Printed Circuit Board With Alumina Layer by Aerosol Deposition Process

Heat dissipation properties of metal-core printed circuit boards (MCPCBs) having a ceramic dielectric layer are presented for high-power light-emitting diodes (LEDs). The proposed MCPCB is composed of a dense alumina thin film on an aluminum plate, instead of the conventional MCPCB with ceramic polymer composite, which shows low thermal conductivity. Dense alumina thin films, deposited by an aerosol deposition process, showed low leakage current and good dielectric breakdown for high-power applications. Thermal transient measurements of LEDs with the proposed MCPCB were compared to that of LEDs with conventional MCPCB. The MCPCBs proposed here showed better heat dissipation performance and lower thermal resistance.      

High Power VCSEL Device with Periodic Gain Active Region

High power vertical cavity surface emitting lasers(VCSEKLs) with large aperture have been fabricated through improving passivation, lateral oxidation and heat dissipation techniques. Different from conventional three quantum well structures, a periodic gain active region with nine quantum wells was incorporated into the VCSEL structure, with which high efficiency and high power operation were expected. The nine quantum wells were divided into three groups with each of them located at the antinodes of the ca...     

利用ZnO缓冲层制备AlN薄膜

采用脉冲激光淀积 (PL D)技术 ,利用 Zn O作为缓冲层 ,在 Si(10 0 )衬底上生长出 Al N薄膜。X-射线衍射图谱表明 ,该 Al N薄膜具有 c轴取向特性。X-光电子能谱测试表明 ,要获得接近理想化学配比的 Al N薄膜 ,需要高真空淀积气氛或合适的 N2 气氛 ;同时还表明 ,Al N薄膜表面容易形成保护性氧化层。剖面透射电子显微镜显微照相显示该 Al N/ Zn O/ Si(10 0 )多层结构清晰可辨 ,层与层之间的界面非常平整。原子力显微镜分析表明 ,采用 Zn O缓冲层可改善 Al N薄膜的表面粗糙度 (RMS=1nm)     

VCSEL稳态热特性分析

使用数值方法对氧化层限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)内部稳态热场分布进行了计算,结果显示其分布形式取决于DBR区热导率及其与高阻限制层热导率的差异,并指出在限制层孔径变化及外加电极电压变化时对热场分布的影响;器件中温度最高的部分处于中心氧化限制层附近。有源层中温度沿径向的分布情况表明,在氧化限制孔径下方形成明显的温度台阶是导致器件有源层中产生折射率台阶的主要原因。     

Natural passivation of the perovskite layer by oxygen in ambient air to improve the efficiency and stability of perovskite solar cells simultaneously

For the hybrid organic-inorganic halide perovskite (HHPs) material, oxygen passivation could enhance the photoluminescence intensity, while it also deteriorates the stability of HHPs film or device. It is a challenge how to use oxygen passivation to improve the efficiency and stability of the HHPs solar cells simultaneously. Here we reported a novel and simple method for natural passivation of the perovskite layer with oxygen in ambient air by exclusion of light illumination. The HHPs solar cells were fabricated by deposition of hole transport layer after oxygen passivation. By optimizing the passivation conditions, the power conversion efficiency of the solar cells increases to 20.1% from 17.3% for those without passivation. Meanwhile, the stability of the HHPs solar cells with passivation was improved. This work is the first report applying oxygen passivation to improve the efficiency and stability of HHPs solar cells simultaneously.     

半导体激光器散热技术研究及进展

在半导体大功率激光器的各种关键技术中,散热问题的解决是一个极其关键的技术。因为半导体激光器能产生很高的峰值功率,这些器件的电光转换效率为40%~50%,即所输入的电能50%~60%都转换为热能。在管芯焊接的地方产生的热流量大约为1KW.cm-2。这种热负载是限制激光器正常工作的关键因素。半导体激光器列阵与叠阵散热问题解决会直接关系到激光器的使用寿命,导致激光器有源区温度的迅速提高,从而引起激光器的光学灾变,甚至烧毁半导体激光器。大功率激光器列阵及叠阵在高功率的二极管泵浦固态激光器(DPSSL)系统中有很大的应用,市场发展潜力很大。因此,有必要发展大功率激光器列阵及叠阵。随着大功率激光器列阵及叠阵的迅速发展,与其有关的关键技术也应该加以研究。     

大功率LED热管散热器的模块化设计与研究

针对当前大功率LED散热器多采用肋片式散热器,散热效果不是很理想,同时当前灯具都采用一体化的集成结构,在维护和检修的过程中,只能整体返厂,给大功率LED灯具的使用带来不便等问题,提出了大功率LED热管散热器模块化思路。通过模块化设计,大功率LED的散热效果得到了提高,且能够进行及时的维护,多数部件可以循环利用,延长了灯具的生命周期,降低了维修成本。对大功率LED热管散热器模块进行了设计优化,并且通过ICEPAK散热软件进行了模拟,结果表明此热管散热器模块大大提高了大功率LED的散热性能。