垂直腔面发射激光器中的新结构研究

通过对垂直腔面发射激光器( VCSEL)台面结构的深入研究,提出了新型环形分布孔结构,并制作了这种新结构器件。测试结果表明这种新结构器件不仅表现了良好的工作特性,而且输出功率也提高到环形沟槽结构的1. 34倍。     

Large aperture vertical cavity surface emitting laser with distributed-ring contact

To overcome the serious current crowding effect in top-emitting vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) with large aperture, a distributed-ring-contact (DRC) VCSEL is proposed and demonstrated. A maximal cw light output power of more than 0.3 W and a wall-plug efficiency of 17.4% are achieved for a 300 μm-diameter VCSEL. The DRC VCSEL exhibits a more homogeneous emission profile, and the laser emits at 803.3 nm with a narrow spectrum (less than 0.2 nm FWHM).     

用于VCSEL的Si基零对比度光栅反射镜研究

利用严格耦合波理论和时域有限差分方法设计了一种应用于940 nm垂直腔面发射激光器的Si基零折射率对比度光栅反射镜。对零对比度亚波长光栅(Zero-index-Contrast subwavelength Grating, ZCG)的高反射特性进行了研究,分析了ZCG实现宽带高反射的条件。此外,讨论了光栅结构参数对反射性能的影响并计算了制作公差,模拟分析了ZCG尺寸与垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)氧化孔径尺寸对镜面损耗的影响。所设计的ZCG带宽可达280 nm, Δλ/λ₀=29.8%。该反射镜可以替代VCSEL中传统的分布式布拉格反射镜,降低了工艺难度和生长成本,同时有利于VCSEL与其他Si基光电子器件的集成。     

改善连续半导体激光器驱动源性能的研究

阐述了改善连续半导体激光器驱动电源性能的有效措施。从而提高了半导体驱动电源的抗干扰能力和恒流电流输出的稳定性。进而保证了半导体激光器的工作寿命和工作稳定性等性能。使该半导体激光器驱动电源进入了实用阶段。     

GaSb基垂直腔面发射激光器P面反射镜的优化设计

针对当前2μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜（P-DBRs）带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题,采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅（HCG）的P面反射镜。实验结果表明,这种制备工艺简单的反射镜在2μm 中心波长附近,TM波入射时反射率超过99.5%的高反射带宽为278nm,反射率99.9%以上的高反射带宽达到148nm,完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求,且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题。     

2μm InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构的数值研究

为了降低2μm半导体激光器的阈值电流并提高器件的输出功率,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构,并利用SimLastip软件对器件进行了数值模拟.研究表明,在势垒中适当引入张应变可以改善量子阱的能带结构,提高对载流子的限制能力.当条宽为120 μm、腔长为1 000 μm时,采用应变补偿量子阱结构的激光器的阈值电流为91 mA,斜率效率为0.48 W/A.与压应变量子阱激光器相比,器件性能得到明显的改善.     

高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 m W.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.     

与GaAs基VCSEL同材料体系高对比度亚波长光栅的设计

设计了一种用于850 nm GaAs基VCSEL的高折射率对比度亚波长光栅(HCG),整体结构采用GaAs材料体系,包含光栅层及为缓解其应力问题而设计的应力缓冲层和以AlGaAs或AlAs氧化后形成的AlOx低折射率亚层。通过Rsoft软件对HCG的反射特性进行仿真研究,分析了不同光栅参数对反射谱的作用规律,重点探究了应力缓冲层和低折射率亚层对光栅特性的影响。设计了中心波长850 nm的TM模HCG,反射率大于99. 9%的带宽可达91 nm,与中心波长之比达到10. 7%,同时TE模的反射率不超过90%,显示出了良好的偏振选择性。该结构可以替代VCSEL中的P型分布式布拉格反射镜,提供高反射率、宽带宽,并改善由不同材料体系所导致的应力问题,提高器件稳定性。     

连续半导体激光器驱动电源

本文介绍了由单片机控制的连续半导体圾光器驱动电源,系统的阐述了其工作原理、软硬件构成。实际应用表明,本驱动电源具有智能化程度高、抗干扰能力强、电源稳定度高、对激光器无损害等优点。