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.     

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.     

850nm垂直腔面发射激光器结构优化与制备

根据分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理,优化量子阱(QW)和DBR结构,采用Crosslight计算机模拟软件模拟了垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的反射谱和QW增益谱,确定QW组分、厚度以及DBR的对数。采用分子束外延技术外延生长并制备了850nm顶发射VCSEL。测试结果表明,阱宽为5nm的In_(0.075)Ga_(0.925)As/Al_(0.35)Ga_(0.65)As QW,在室温下激射波长在840nm左右,设计的顶发射VCSEL结构通过Ocean Optics Spectra Suite软件验证,得到室温下的光谱中心波长在850nm附近,证实了结构设计的正确性。     

微透镜集成大功率垂直腔面发射激光器

为了改善大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的模式特性,在GaAs衬底上采用限制扩散湿法刻蚀技术制作出了不同曲率半径的微透镜,与P型和N型分布式布拉格反射镜(DBR)构成复合腔结构,可以对腔内模式进行选择.有源区采用新型的发射波长为980 nm的InGaAs/GaAs应变量子阱,包括9对In0.2Ga0.8As(6 nm)/Ga0.18As.82P(8 nm)量子阱,有源区直径100μm,微透镜直径300 μm,曲率半径959.81μm,表面粗糙度13 nm.室温下,器件连续输出功率大于180 mW,阈值电流200 mA,远场发散角半角宽度分别为7.8°和8.4°,并且与没有微透镜的垂直腔而发射激光器输出特性进行了比较.     

隧道再生结构的垂直腔面发射激光器激射特性研究

对隧道再生多有源区内腔接触式垂直腔面发射激光器(VCSEL)材料特性进行了实验研究,得到了VCSEL外延片量子阱增益谱峰值波长、谐振腔谐振波长、DBR反射谱中心波长及材料的生长厚度偏差等重要信息。如果谐振腔谐振波长比增益谱峰值波长长20nm以上,阈值条件很难得到满足,器件很难实现激射。符合模拟参数生长的双有源区隧道再生VCSEL实现了室温激射。氧化孔径8.3μm器件,在11mA注入电流下,获得5mW的输出功率,斜率效率0.702mW/mA,激射波长970nm。     

连续波工作高功率应变单量子阱半导体激光器

利用金属有机化合物气相淀积 ( MOCVD)技术成功生长了 In Ga As/Ga As/Al Ga As分别限制应变单量子阱材料 ,用该材料制成的单管半导体激光器在室温下连续波输出功率高达 2 .36 W,中心激射波长为 94 4nm,斜率效率高达 0 .96 W/A,阈值电流密度为 177.8A/cm2。该波长的半导体激光器是 Yb:YAG固体激光器的理想泵浦源。     

利用边发射光致发光谱研究垂直腔面发射激光器材料的特性

在室温下测量了GaInP/AlGaInP垂直腔面发射激光器(VCSEL)的光致发光谱和反射谱.通过反射谱测量可以很容易得到激光器的腔模波长.但是用通常的背散射配置不能测得与有源区中量子阱有关的光致发光信号.用边激发配置可以测到量子阱的光致发光谱,但这样测得的光谱已经受到激光器中的分布布拉格反射镜(DBR)的调制.采用腐蚀去上DBR层的方法可以在背散射配置下测得量子阱的光致发光谱,但仍无法避免下DBR层对发光谱的调制作用.从而只有采用边激发-边发射模式才能测得VCSEL中量子阱的真实的光致发光谱.     

利用边发射光致发光谱研究垂直腔面发射激光器材料的特性

在室温下测量了GaInP/AlGaInP垂直腔面发射激光器(VCSEL)的光致发光谱和反射谱.通过反射谱测量可以很容易得到激光器的腔模波长.但是用通常的背散射配置不能测得与有源区中量子阱有关的光致发光信号.用边激发配置可以测到量子阱的光致发光谱,但这样测得的光谱已经受到激光器中的分布布拉格反射镜(DBR)的调制.采用腐蚀去上DBR层的方法可以在背散射配置下测得量子阱的光致发光谱,但仍无法避免下DBR层对发光谱的调制作用.从而只有采用边激发 边发射模式才能测得VCSEL中量子阱的真实的光致发光谱.     

一种850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器的设计

采用PICS3D软件建立了850 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)的仿真模型,通过优化量子阱有源区的阱和垒的个数、合理选取分布式布拉格反射镜(DBR)的材料以及对数,设计了一种850 nm氧化限制型VCSEL.在10μm氧化孔径下,与商用的850 nm氧化限制型VCSEL相比,其阈值电流从1.8mA降至1.5mA,斜率效率从0.3 W/A提升到0.65 W/A.     

GSGSMBE生长 1.84μm波长 InGaAs/InGaAsP应变量子阱激光器

报道了 GSMBE方法生长波长 1.84μm的 In Ga As/ In Ga As P/ In P应变量子阱激光器 . 40 μm条宽、 80 0 μm腔长的平面电极条形结构器件 ,室温下以脉冲方式激射 ,2 0℃下阈值电流密度为 3.8k A/ cm2 ,外微分量子效率为9.3%     

低阈值高效率InAlGaAs量子阱808 nm激光器

以Al0.3Ga0.7As/InAlGaAs/Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区,实现降低808 nm半导体激光器的阈值电流,并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构,并利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件,保证了5.08 cm片内的量子阱(QW)光致发光(PL)光谱峰值波长均匀性达0.1%。对于条宽为50μm,腔长为750μm的器件,经镀膜后的阈值电流为81mA,斜率效率为1.22 W/A,功率转换效率达53.7%。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2 cm-1,内量子效率达90%。结果表明,压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

AlGaAs／AlAs体系DBR的MOCVD生长及表征

设计并利用MOCVD在（311）GaAs衬底上生长了12．5个周期的Al0．6Ga0．4As／AlAs黄绿光分布式Bragg反射（DBR）体系，测量了白光反光谱及其外延片峰值波长分布，反射率90％以上，波长不均匀性在1．0％以下；利用了X射线双晶衍射对其进行结构表征，580nm波长DBR结构周期为84．5nm。     

RCLED的制作工艺与性能研究

设计并用MOCVD在GaAs衬底上分别生长了以34对AlAs/Al0.5Ga0.5As材料为下DBR,6对(Al0.3Ga0.7)0.5In0.5P/AlInP材料为上DBR,以及有源区为3个GaInP/(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P量子阱的外延片。设计了以SiO2做阻挡层,并且深腐蚀过有源区的台形RCLED的工艺结构,利用光刻、腐蚀、等离子化学气相沉淀(PECVD)以及溅射等工艺,成功制备了波长为650nm的谐振腔发光二极管(RCLED),并对其性能进行了测试。通过与普通LED相比较发现,RCLED不仅具备更强的轴向光强和更高的提取效率,而且具有更窄的光谱线宽、更小的发散角、更好的发射方向性,利于与塑料光纤进行耦合。     

Surface-emitting laser diode with distributed Bragg reflector and buried heterostructure

A surface-emitting laser diode (SELD) with distributed Bragg reflector (DBR) and buried heterostructure (BH) is fabricated by the metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD), reactive ion beam etching (RIBE) and liquid phase epitaxial (LPE) regrowth techniques. An Al/sub 0.1/Ga/sub 0.9/As/Al/sub 0.7/Ga/sub 0.3/As multilayer is employed for the lower reflector. The active region is embedded with Al/sub 0.4/Ga/sub 0.6/As current blocking layers. The threshold current is 28 mA, and the spectral width is 2.5 AA. A 2*2 array is also demonstrated.<>     

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.     

AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器的优化设计

采用一维传递矩阵法模拟计算了AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器(发射波长为396.6nm)的波导特性.以光限制因子、阈值电流密度和功率效率作为优化参量,获得激光器的优化结构参数为:3周期量子阱In0.02Ga0.98N/In0.15Ga0.85N(10.5nm/3.5nm)作为有源层,90nm In0.1Ga0.9N为波导层,120周期Al0.25Ga0.75N/GaN(2.5nm/2.5nm)为限制层.     

Thermal stability of C-doped GaAs/AlAs DBR structures

Thermal stability of heavily carbon-doped and undoped DBRs has been investigated by reflectivity measurements and Raman spectroscopy. These analytical techniques are used to study the effect of heavy C-doping on Al–Ga interdiffusion during subsequent high-temperature anneals. Reflectivity spectra around the DBR stop-band wavelength clearly show that the growth-rate is reduced due to etching associated with the CBr₄ precursor used, but they also indicate that no Al–Ga interdiffusion that could significantly degrade the DBR performance takes place for any samples during annealing. The results are supported by Raman spectra, which indicate the positions of the LO and LOPC modes do not change when the DBRs are annealed, whether the DBRs are doped or not. Simulations of Al–Ga interdiffusion at GaAs/AlAs DBR interfaces indicates that intermixing up to ～15 nm on either side of each interface will not affect the reflectivity of the DBR stack significantly. The observed small changes in the stop-band central wavelength and peak reflectivity due to annealing is most likely a consequence of increased surface roughness resulted from annealing.     

Accurate methods for study of light emission from quantum wells confined in a microcavity

Photomodulated reflectance (PR) and conventional reflectance studies have been performed on an InGaP/AlGaInP/Al/sub x1/Ga/sub y1/As/Al/sub x2/Ga/sub y2/As resonant-cavity light emitting diode structure in the red spectral region. The PR spectra show prominent signals from the Fabry-Perot cavity mode and the quantum-well (QW) ground state excitonic transition. This high-precision technique, and its variations as functions of incidence angle and temperature, as reported in this article, allow one to investigate light emission from the QW confined in a microcavity with relation to the Fabry-Perot mode, and is the only known nonconductive, nondestructive method of doing so.     

数值分析渐变DBR对垂直腔面发射激光器谐振腔模的影响

通过数值分析研究了含线性渐变层的Al0.9Ga0.1As/AlyGa1-yAs/GaAs/AlxGa1-xAS DBR的光学特性及其对VCSEL谐振腔光学特性的影响,建立了渐变型DBR渐变层厚度与折射率的关系,通过特征矩阵法计算了突变GaAs/Al0.9Ga0.1AS DBR和渐变型DBR的反射谱和反射相移,分析了渐变层对DBR反射率和反射相移的影响.对渐变型DBR,要使VCSEL谐振腔满足中心波长相位匹配条件,还需要在DBR靠近谐振腔一侧的最前面增加一定厚度的渐变层,称为相位匹配层.通过计算,我们得到了使VCSEL谐振腔满足相位匹配条件时均匀层和相位匹配层的厚度.     

Coherent operation of monolithically integrated master oscillator amplifiers

Monolithically integrated master oscillator power amplifiers have been fabricated. The oscillator is a second order distributed Bragg reflector (DBR) laser. The epitaxial layer structure consists of a double quantum well active region bonded by Al/sub 0.3/Ga/sub 0.7/As confining layers and Al/sub 0.4/Ga/sub 0.6/As cladding layers. The resultant output is a single longitudinal mode in a nearly diffraction limited output to a power level of 485 mW.<>