InAs/GaAs量子点材料和激光器

介绍了近年来长波长InAsG/aAs量子点材料的生长、结构性质和量子点激光器的研究进展。     

780nm InGaAsP/InGaP/AlGaAs高功率半导体激光器

采用MOCVD生长了InGaAsP/InGaP/AlGaAs材料系分别限制异质结构(SCH) 的高功率半导体激光器.对于厚度为10nm 的单量子阱,通过计算量子阱增益谱优化了器件的激射波长. 在室温下外延材料的荧光峰值波长为764nm,由于In原子的记忆效应(In carry-over effect)和As/P的替换作用使材料的InGaP/AlGaAs界面不陡峭,通过在InGaP/AlGaAs间长一层5nm的GaAsP大大改善了界面质量. 器件的阈值电流从界面改善前的560mA 减小到改善后的450mA, 斜率效率也从0.61W/A提高到了0.7W/A, 特别是单面最大输出功率已经从370mW 增加到了940mW,发生灾变性光学损伤时的工作电流已经由原来的1100mA 上升为1820mA.     

大功率InGaAsP/GaAs量子阱半导体激光器的直流和1/f噪声性质

对大功率InGaAsP/GaAs量子阱(QW)半导体激光器(LD)的直流(DC)特性和小注入下的低频噪声(LFN)特性进行了实验研究.DC检测发现,V-J和I dV/dI-I可以对LD的电流泄漏作出判断.LFN检测发现,小注入下的1/f低频电压噪声幅值Bv(I)∝I<'βv>.理论分析和老化实验均表明,电流指数βv与载流子输运和电流泄漏机制之间有很好的相关性,存在电流泄漏和无辐射复合的器件其|βv|较小,可靠性较差.     

激光测距/目标指示器中的激光器

在对激光测距 /目标指示器原理样机中的激光器性能分析的基础上 ,对激光器的设计方案作了详细研究论证。激光器的测距实验表明 ,与激光器原理样机相比 ,动态效率、可靠性、机械及温度稳定性均有显著提高 ,完全满足总体设计的技术要求。     

Fe:ZnS/ZnSe中红外固体激光器研究进展

高性能中红外激光在军事对抗、生物安全、环境科学等领域有重要的应用价值。Fe:ZnS/ZnSe具有长输出波长、宽吸收带和发射带的特点,是实现高性能、宽调谐3μm~5μm激光输出的最有效激光介质。介绍了Fe:ZnS/ZnSe的光谱和热动力学特性,评述了Fe:ZnS/ZnSe在低温和常温下激光输出性能方面的最新进展,分析了Fe:ZnS/ZnSe激光器在功率、能量提升以及室温运转方面面临的科学挑战。     

混合抽运和增益开关铥/钬共掺脉冲光纤激光器对比研究

提出了利用1570nm的连续激光和1565nm的脉冲激光混合抽运铥/钬共掺光纤获得脉冲激光输出的方案,搭建相应的实验平台,得到了混合抽运方式下的2μm稳定脉冲激光输出。同时进行了直接增益开关方式获得脉冲输出的实验。对两种方式获得的脉冲进行了对比。实验结果表明,在相同输出功率水平下,混合抽运方式获得的脉冲激光更加稳定,能量浮动小于5%。相对于直接增益开关方式,混合抽运方式在获得更加稳定的脉冲激光输出上具有一定优势。但直接增益开关方式获得的激光输出的脉宽要小于混合抽运方式获得的激光脉宽。     

连续波 DF/HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究

连续波(CW )DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子,这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素.尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位.通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不甚明显.结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层,隔离氟原子气流与喷管壁面,实现降低氟原子损耗的目的,同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀.数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率.但注入的氦气将占据部分气流通道,影响主气流在喷管中的传输.在主气流属性保持不变的情况下,喷管出口平面(NEP)上氟原子绝对流率将下降.针对引入的不足,提出了几种改进方案.     

非链式脉冲HF/DF激光的新型引发技术

为了发展一种引发脉冲HF/DF激光器的新型放电技术。采用均匀粗糙表面的阴极在注入能量密度高达200 J/L时仍可在激光介质中获得均匀稳定的体放电。优点是无需任何预电离,且对电极面型无特殊要求。针-盘电极实验表明,在非链式脉冲HF/DF激光介质中单通道放电表现为扩散均匀的辉光放电,板-板电极的体放电从粗糙阴极开始,阴极表面产生许多明亮的圆形亮点,每一个亮点随后形成一条向阳极扩散的通道,这些扩散的通道相互重叠形成了空间均匀的体放电。初步实验结果表明,采用这种技术可以实现高能、高重复频率的脉冲HF/DF激光输出。     

高温(T=80℃)连续激射的2μm InGaSb/AlGaAsSb量子阱激光器

研制了激射波长为2μm的InGaSb/AlGaAsSb应变量子阱激光器。室温连续工作时,电流为1.2A时,出光功率为82.2mW。激光器连续工作温度可高达80℃,出光功率为63.7mW。     

大功率及高转换效率2.1μm GaInSb/AlGaAsSb量子阱激光器

报道了激射波长为2.1 m 的GaInSb/AlGaAsSb双量子阱激光器。通过优化外延结构设计和欧姆接触,无镀膜的宽条激光器达到了9.8%的峰值功率转换效率,这比原来的值提高了1.5倍,室温下得到了615 mW的连续激射功率输出和1.5 W的脉冲激射功率输出。这些激光器的阈值电流密度低至126 A/cm2,斜率效率高达0.3 W/A。通过测试不同腔长的激光器,测得内损耗和内量子效率分别为6 cm-1和75.5%,均比原有器件有很大提升。激光器在连续工作3 000 h后,功率没有明显下降。     

基于液晶/聚合物光栅选频的高效率有机半导体激光器

报道了一种基于液晶/聚合物光栅选频的高效率有机半导体激光器的制备方法。首先在一片玻璃基板上旋涂有机半导体荧光薄膜MEH-PPV作为增益介质,然后在其上通过光场中的定域光聚合制备液晶/聚合物光栅,形成分布式反馈(DFB)有机半导体激光器。激光出射阈值0.32μJ/pulse,斜率转化效率高达7.8%,呈现良好的s偏振特性。采集了激光束的光斑,轮廓清晰,呈现扇形结构。通过改变光栅周期,实现了53.4nm激光出射范围。本工作为新型有机激光器的制备提供了有益的指导和借鉴意义。     

1.3μm InGaAsP/InP DC-PBH型激光器件寿命试验

本文叙述了光纤通信中用作光源的半导体激光器寿命试验情况。实验是以DC-PBH型结构1.3μm激光管为对象,在高温下进行加速寿命试验,试验过程中均未出现偶然失效现象.其外推室温寿命MTTF值为2.6×10~5小时(σ=1.06),并给出了失效率λ(t)与时间t的关系曲线,以备通信系统工程设计查用。     

小型电激励连续波HF/DF化学激光器研究进展

小型电激励连续波HF/DF化学激光器具有广泛的用途和重要基础研究价值,本文介绍了四种放电类型的小型电激励连续波HF/DF化学激光器的研究工作,并对各类型激光器的优缺点进行了讨论。     

放电引发非链式脉冲HF/ DF 激光器的研究进展

文中介绍了放电引发的非链式脉冲HF/ DF 激光器三十年来的研究进展,分析讨论了 此类激光器的发展趋势。     

AlGaInAs/InP应变补偿多量子阱激光器

为了优化在长距离光纤通讯系统中采用的1.31μm波长的量子阱激光器,对AlGaInAs/InP材料的有源区应变补偿的量子阱激光器进行了设计研究。采用应变补偿的方法,根据克龙尼克-潘纳模型理论计算出量子阱的能带结构,设计出有源区由1.12%的压应变AlGaInAs阱层和0.4%的张应变AlGaInAs垒层构成。使用ALDS软件对所设计出的器件进行了建模仿真,对其进行了阈值分析和稳态分析。结果表明,在室温25℃下,该激光器具有9mA的低阈值电流和0.4W/A较高的单面斜率效率;在势垒层采用与势阱层应变相反的适当应变,可以降低生长过程中的平均应变量,保证有源区良好的生长,改善量子阱结构的能带结构,提高对载流子的限制能力,降低阈值电流,提高饱和功率,改善器件的性能。     

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器波导模拟

波导层结构设计是制备太赫兹(THz)量子级联激光器的关键问题之一.本文基于德鲁得(Drude)模型,利用时域有限差分(FDTD)法,对Si/SiGe量子级联激光器的波导层进行优化设计,从理论上对传统的递变折射率波导、单面金属波导、双面金属波导以及金属/金属硅化物波导横磁模(TM模)的模式损耗和光场限制因子进行了对比分析.结果表明,金属/金属硅化物波导不但可以减小波导损耗,而且有很高的光学限制因子,同时其工艺也比双面金属波导容易实现,为Si/SiGe太赫兹量子级联激光器波导层的设计提供了一定的理论指导.     

基于GaInAs/AlInAs中红外量子级联激光器的自洽电子子带能级结构研究

中红外(Mid-infrared, MIR)量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL）已被广泛应用于定向红外对抗、自由空间光通信、痕量气体传感等重要领域。利用Nextnano++软件进一步完善了自洽计算基于MIR QCL器件的薛定谔方程和泊松方程的理论方法。针对InP衬底上生长的GaInAs/AlInAs多量子阱MIR QCL器件,研究了四能级双声子共振QCL结构中有源区的电子子带能级结构,并对这些子带能级随器件工作温度、驱动电场、注入区掺杂浓度等变化的规律进行了系统研究,获得了与实验结果一致的理论结果。此工作为MIR QCL器件的生长和制备提供了理论设计和研究方法,为了解器件工作条件提供了理论预期,也为进一步提高MIR QCL的发光功率和效率提供了理论研究支撑。     

大功率宽面808nm GaAsP/AlGaAs量子阱激光器分别限制结构设计

本文对有源区条宽100μm的GaAsP/AlGaAs 808nm量子阱激光器分别限制结构进行了理论分析和设计.选取了三种情况的波导层和限制层的铝组分,分别计算和分析了波导层厚度与激光器光限制因子、最大出光功率、垂直发散角和阈值电流密度的函数关系.根据计算结果可知:当波导层和限制层铝组分为0.4和0.5时,采用窄波导结构可以获得器件的最大输出功率为11.2W,发散角为19°,阈值电流密度为266A/cm2;采用宽波导结构可以得到器件的最大输出功率为9.4W,发散角为32°,阈值电流密度为239A/cm2.     

大功率宽面808nm GaAsP/AlGaAs量子阱激光器分别限制结构设计

本文对有源区条宽100μm的GaAsP/AlGaAs 808nm量子阱激光器分别限制结构进行了理论分析和设计.选取了三种情况的波导层和限制层的铝组分,分别计算和分析了波导层厚度与激光器光限制因子、最大出光功率、垂直发散角和阈值电流密度的函数关系.根据计算结果可知:当波导层和限制层铝组分为0.4和0.5时,采用窄波导结构可以获得器件的最大输出功率为11.2W,发散角为19°,阈值电流密度为266A/cm2;采用宽波导结构可以得到器件的最大输出功率为9.4W,发散角为32°,阈值电流密度为239A/cm2.     

1.3 μm InGaAsSb/GaAsSb量子阱激光器有源区结构设计

为了研制满足光纤通讯需求的高性能半导体激光器,对压应变InGaAsSb/GaAsSb量子阱激光器有源区进行了研究。根据应变量子阱能带理论、固体模型理论和克龙尼克-潘纳模型,确定了激射波长与量子阱材料组分及阱宽的关系。基于Lastip软件建立了条宽为50 μm、腔长为800 μm的半导体激光器仿真模型,模拟器件的输出特性,讨论了量子阱个数对器件光电特性的影响。结果表明：当量子阱组分为In0.44Ga0.56As0.92Sb0.08/GaAs0.92Sb0.08、阱宽为9 nm、量子阱个数为2时,器件的性能达到最佳,阈值电流为48 mA,斜率效率为0.76 W/A。