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。     

高速光通信激光器带宽模型改进与并行计算优化

为适应高速传输的网络需求,需要优化光线通信激光器特性。利用垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)实测输出的数据,对激光器热传感模型进行改进。模型改进过程中,使用量子速率方程描述VCSEL的特性,考虑到增益常数与温度之间的关系,用高阶拟合方法优化激光器带宽系统,与实测数据更加接近。结合下一代高速网络需求,采用并行数据挖掘思想,利用缓冲器加快求解速度。结果表明:输出光功率在高温和大量注入电流下会出现热饱和下降;优化后的模型更贴近实测数据,遗传算法对于系统规模变化的适应性很强,给出的规划线路具备可靠性;基于状态机的并行数据处理方法使得模型计算速度提高了9.15%。在考虑热限制的同时,实现了新一代光纤通信高速传输需求。     

3段式集成DFB激光器微波信号仿真

为研究集成激光器生成微波信号特性,基于光注入法设计面向微波信号生成的3段式单片集成分布反馈二极管激光器(distributed feedback laser diode,DFB-LD).基于麦克斯韦-布洛赫模型,构建DFBLD的行波速率方程组,并搭建基于多段式单片集成激光器的仿真系统,研究3段式生成微波的时序、光谱及频谱特性,分析激光器偏置电流、波导偏置电流及波导失谐量对微波信号特性的影响.仿真结果表明,频谱在激光器偏置电流达到阈值电流的6倍时不再存在拍频分量,微波频率随着波导偏置电流的增大基本保持不变,通过调节波导失谐量可对微波信号实现14.29 GHz的调谐范围.研究结果为集成半导体器件产生微波信号提供新思路和方法.     

VCSEL激光机仿真模型研究

为了更准确地表示VCSEL激光机的仿真模型,介绍常规建模方法,对实测数据的U-I进行拟合得出的函数关系联立其他经验公式建立激光器的数学模型,分析此种模型在L-I曲线斜率、阈值电流和输入电压这三方面的理想化处理对实际仿真模型的影响,并对这三方面建立新的U-IT模型从而得到激光器的数学模型。研究表明:使用新的模型与常规方法得到的模型相比,新模型与实测数据的吻合度更好,有助于提升激光器正常工作时的温度范围。     

980nm内腔接触式VCSEL的模拟和分析

为了提高VCSEL的光电性能,设计了一种内腔接触式VCSEL结构器件。本文采用Crosslight PICS3D分析软件,分别对相同外延生长情况下的980nm VCSEL传统结构和内腔接触式结构的光电性能进行模拟。经模拟得到,传统结构器件的阈值电流为8.76mA,内腔接触式结构的阈值电流为6.23mA,低于传统结构;当器件的注入电流均为25mA、在阈值电流三倍附近时,传统结构器件的输出功率为5.6mW,内腔接触式结构器件为7mW,器件输出功率和转换效率得到提高,光电性能得到改善,且稳定工作。     

标准CMOS工艺栅控Si-LED设计与制备

采用新加坡半导体制备有限公司的0.35um EEPROM双栅标准CMOS工艺设计和制备了U型Si-LED发光器件。器件结构采用P+-N+-P+-P+-P+-N+-P+-P+-P+-N+-P+叉指结构形成U型器件,外部的两个P+区为保护环,在相邻的内部两个P+区之间使用多晶硅作为栅极来调控LED的正偏发光。使用奥林巴斯IC显示镜测得了硅LED实际器件的显微图形,并对器件进行了电学的正反向I-V特性测量。器件在室温下正向偏置,在100～140mA电流下对器件进行了光功率的检测,发光峰值在1089nm处。结果表明,器件发光功率随着栅控电压偏置电流的增加而增加。     

基于ADN 8830的激光器温度控制系统电路改进设计

针对被广泛应用的ADN8830的温度控制技术方案的缺陷开展了研究.首先通过实验发现激光器的输出光功率与激光器的工作温度之间存在一定的正弦波动关系,并对这一现象产生的机理进行了分析.然后利用分析结果对电路进行了改进和实验验证,实验结果表明:改进电路设计后明显改善了输出光功率与激光器的工作温度之间的正弦波动关系,使温控精度从0.5℃提高到±0.02℃,激光器输出光功率稳定在±0.02 mW内.     

基于局部优化SFLA的VCSEL模型参数识别

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是光纤通信系统的重要光源,精确的参数是光纤通信仿真分析取得正确结果的必要因素. 通过实验测得激光器L-I-V关系和小信号响应,引入混合蛙跳算法(SFLA)来实现参数搜索. 针对经典SFLA收敛速度慢、子群易陷入局部最优的缺点,引入NM单一形状搜索法改进局部搜索方案. 实验结果表明,局部优化SFLA在本工作中收敛速度更快、适应度更优,可准确实现对VCSEL实际参数的识别.     

半导体激光器在磁场和电场中的光电特性的实验研究

本文研究了电场和磁场对半导体激光器光电特性的影响.研究结果表明,在磁场较强的情况下,对器件的输出光功率、微分量子效率、光发散角特性有影响,而电场对器件的工作特性无影响。     

垂直腔面发射激光器的新结构设计

设计了一种新结构垂直腔面发射激光器(VCSEL),即采用环形分布孔结构取代以往的环形沟槽结构。由于环形分布孔间形成多个桥,为电注入提供了天然的桥状通道,很好的解决了电极过沟断线问题。并且器件表现了很好的输出特性,这种新结构器件的输出功率约为以往结构器件的1.34倍。