半导体激光器光纤耦合输出光斑均匀性的研究

自行设计实验,采用CCD采集光纤末端输出的光斑,利用Matlab编写程序,分析了光纤输出光斑的光密度分布规律,并利用三维立体图进行直观表示.研究了光纤尺寸、数值孔径和弯曲程度对输出光斑均匀性的影响,结果显示,光纤越长,输出光斑越均匀;芯径与所用光源的尺度越接近,输出光斑越均匀;光纤弯曲后,光斑变得模糊化、均匀化,但光强变弱.     

GaAs基半导体激光器真空解理钝化工艺研究

对GaAs基半导体激光器真空解理钝化工艺进行了研究,发现在高真空条件下解理和钝化GaAs基半导体激光器能有效减少激光器腔面缺陷,从而抑制非辐射复合。通过测试光致发光(PL)谱线和X射线光电子能谱(XPS)发现,经过超高真空解理钝化的GaAs基半导体激光器bar条的光致发光特性比没有经过真空解理钝化获得比较大的提升,并且bar条表面污染率有很大改观。对真空解理钝化工艺的钝化膜的厚度进行了优化。     

大功率宽条分布反馈激光器研究

大功率半导体激光器一般用作抽运源,但其抽运的离子吸收峰带宽一般都比较小。为提高大功率半导体激光器对固体或光纤激光器等的抽运效率,就要降低半导体激光器的输出波长随注入电流和热沉温度的漂移系数。分析了光栅深度和光栅填充因子对激光器输出波长锁定效果的影响,实验验证确定出合适的光栅参数,依据优化条件得出合适的激光器腔长,制备出锁定效果良好的宽条分布反馈激光器。该激光器的单管腔长2.4mm,发光条宽100μm,连续最大输出功率400mW,热沉温度为15℃时的输出波长为954nm,输出波长随注入电流的漂移系数为0.67nm/A,输出波长的温漂系数为0.046nm/K。     

808 nm半导体分布反馈激光器的光栅设计与制作

半导体分布反馈（ DFB）激光器的核心工艺之一是分布反馈光栅的制作，设计了808 nm DFB激光器的一级光栅结构。利用纳米压印技术与干法刻蚀附加湿法腐蚀制作了周期为120 nm的梯形布拉格光栅结构，使用MATLAB和Pics3D软件模拟了一次外延结构的光场分布和能带图。通过优化湿法腐蚀所用腐蚀液各组分比例、腐蚀温度、腐蚀时间等条件，得到了理想的湿法腐蚀工艺参数。扫描电子显微镜表征显示，光栅周期为120 nm，光栅深度约为85 nm，占空比约为47%，光栅边缘线条平直，表面平滑，周期均匀。创新型的引入湿法腐蚀工艺和腐蚀牺牲层使光栅表面的洁净度得到保证，提高了二次外延质量的同时，也为进一步制作DFB激光器高性能芯片奠定了良好的基础。     

975nm分布反馈激光器一级光栅的制备

优化设计了975 nm分布反馈激光器的一级布拉格光栅结构.将纳米压印技术与干法刻蚀工艺相结合制备周期为148 nm的光栅结构,通过优化调整刻蚀气体流量比、腔室压强和偏压功率等参数,得到了合适的光栅刻蚀工艺参数.扫描电子显微镜测试显示,光栅周期为148 nm,占空比接近50％,深度合适,表面形貌、连续性和均匀性良好.将所制备光栅应用于975 nm分布反馈激光器中,激光器输出性能良好,波长随温度漂移系数小,光栅对波长的锁定效果良好.     

具有一级光栅的980nm大功率宽条分布反馈激光器

为了达到较高的泵浦效率及波长稳定性,制备了980nm宽条形分布反馈半导体激光器。利用纳米压印技术制备了周期为148nm的一级内置光栅。器件发光条宽为90μm,腔长为2mm。在连续工作条件下,器件的最大输出功率达到1.2W以上,斜率效率为0.7W/A,中心波长随电流和温度的漂移系数分别降至0.19nm/A和0.064nm/K,波长锁定的温度范围达到50℃。     

915 nm半导体激光器新型腔面钝化工艺

针对半导体激光器腔面光学灾变损伤的发生机制,设计了一种单管芯半导体激光器腔面真空解理钝化工艺方法。在真空中解理并且直接对半导体激光器腔面蒸镀钝化膜,提出用ZnSe材料作为单管芯半导体激光器真空解理工艺的钝化膜材料,发现利用真空解理钝化工艺方法和ZnSe材料作为钝化膜可以使器件输出功率提高23%。通过电致发光（EL）对半导体激光器腔面损伤机理进行分析。进一步说明对915 nm半导体激光器制备工艺中引入真空解理钝化工艺技术并且选择ZnSe作为钝化膜可以有效保护半导体激光器腔面,提高器件可靠性。     

带有非吸收窗口的大功率915 nm半导体激光器

为了实现大功率输出,应用无杂质空位诱导量子阱混合(IFVD)方法制备带有非吸收窗口结构的915 nm半导体激光器单管.通过实验确定促进和抑制量子阱混合的Si02和SiaN4薄膜的厚度分别为300和500 nm,退火条件为800℃,90 s.最终制备出的带有非吸收窗口的激光器,与普通激光器的阈值电流和斜率效率几乎一样.但普通激光器在电流为10 A时发生灾变性光学损伤(COD)并失效,而带有非吸收窗口的激光器在电流达到13A时仍然可以正常工作,相比普通激光器其最大输出功率增加了15％.每种器件各20个在20℃,电流为9A时进行直流老化试验,普通激光器在老化时间达到100 h时全部失效,而带非吸收窗口器件在老化200 h时仅有两个失效,这表明非吸收窗口结构显著提高了器件的抗COD能力.     

高效率808 nm激光器的数值模拟研究

分析了提高激光器电光转换效率的几种途径,认为降低激光器工作电压、串联电阻和阈值电流可以提高激光器转换效率.分别对Ga0.5InP和AlxGaAs对称波导激光器进行了模拟,结果表明,AlxGaAs材料体系(AlxGaAs/AlxGaAs/InGaAsP)激光器的各种参数均优于Ga0.5InP材料体系((AlxGa)0.5InP/Ga0.5InP/InGaAsP)激光器,并在模拟的基础上制备出了相应的激光器.依据模拟结果和器件结果分析得出,增大波导层掺杂浓度可以降低激光器的工作电压和串联电阻;改变波导层组分为渐变值时可降低激光器阈值电流,从而增大激光器转换效率.