大功率半导体激光器腔面镀膜的理论研究

从平面波假设出发推导了多层薄膜的特性矩阵，得到了膜系的反射率计算公式。研究了腔面反射率对大功率半导体激光器的外量子效率、阈值增益和输出功率比的影响，并给出了整个膜系反射率随膜层的光学厚度、折射率差及其层数的变化趋势。该模型对半导体激光器的腔面膜层设计具有实际的指导意义。     

InGaAs／AlGaAs 941 nm高功率半导体激光二极管阵列

利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs／GaAs／AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料。利用该材料制成半导体激光器线阵的峰值波长为941nm，光谱的半高全宽(FWHM)为3．3nm，在400μs、50Hz的输入电流下，输出峰值功率达到67．9W，斜率效率高达0．85W／A(64％)。     

基于保偏光纤光栅的低噪声外腔半导体激光器

研制了1550nm波段的窄线宽、低噪声混合集成外腔半导体激光器,将保偏光纤布拉格光栅(FBG)作为反馈元件与半导体增益芯片进行耦合,并利用FBG斜边处的大群时延特性将半导体激光器的线宽压窄。所得到的蝶形封装激光器原型器件实现了稳定的单纵模、单偏振激光的保偏输出,在1kHz处积分线宽为15.9kHz的输出功率≥30mW,洛伦兹线宽为4.85kHz,本征线宽为4.06kHz,相对强度噪声≤-155dB·Hz~(-1)@1 MHz,偏振消光比25dB,无跳模电流调谐范围≥8 GHz,无跳模温度调谐范围≥14 GHz,6h功率稳定度为1.7%,频率漂移量50 MHz。     

941nm连续波高功率半导体激光器线阵列

用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs／GaAs／AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料。利用该材料制成了半导体激光器线阵列,连续波工作条件下的中心激射波长为940．5nm,输出功率高达37．7W(45A、2．0V),斜率效率可达0．99W／A(外微分量子效率为75％),最高转换效率超过45％,阈值电流密度为117A／cm^2,该波长的半导体激光器是Yb：YAG固体激光器的理想泵浦源。     

基于集成特征的拉曼光谱谱库匹配方法

基于谱库的匹配识别是应用拉曼光谱进行物质成分鉴别的关键,会直接影响匹配结果的准确性。在谱库匹配中,尤其是针对混合物的光谱,利用单一的匹配特征无法全面反映被测样本光谱与谱库光谱的相似性,光谱匹配识别时需要综合考虑多种匹配特征。采用逻辑回归数学模型融合谱峰匹配系数、非负最小二乘匹配系数以及夹角余弦匹配系数,提出了一种新的光谱集成匹配方法。该方法既考虑了被测样品的谱峰信息,又考虑了其全谱信息。基于20种氨基酸混合物拉曼光谱谱库匹配的实验结果表明:所提光谱集成匹配方法具有更低的误判率。     

金属化光纤光栅内应力的分析和实验研究

通过化学镀的方法,在光纤光栅表面得到了不同厚度的均匀金属镍镀层。由于材料热膨胀系数的差异,金属镍镀层将会在光栅内部形成内应力,这种内应力将随着镀层厚度的改变而改变。理论上分析了金属镀层的厚度对光栅中心波长漂移的影响,获得相关的理论曲线;实验上通过对化学镀镍全过程光纤光栅反射光谱的在线监测,获得了不同镀镍层厚度的光纤光栅中心波长的改变量,实验数据与理论分析结果吻合较好。     

半导体激光器阵列偏振特性及其与应力关系的实验研究

半导体激光器阵列(LDA)封装过程中引入的应力是影响器件阈值电流、光束特性和寿命的重要因素,需要一种简单有效的测试半导体激光器阵列应力的方法评估检测器件封装的质量.分析了应力改变电荧光偏振度(DOP)的一系列理论机制.并通过对条形激光器阵列在荧光条件下偏振特性的测量,研究了几种不同封装形式的条形激光器阵列的荧光偏振度随外加应力的变化性质.实验表明,半导体激光器阵列的偏振特性随驱动电流的增加变化明显.尤其是在阈值电流附近,偏振特性急剧变化.当有局部外力作用器件时.器件的荧光偏振度分布明显变化.通过对多个不同材料封装器件的荧光偏振度测试比较,发现不同的材料和封装形式对管芯引入的封装应力有明显的差别.     

混合集成窄线宽半导体激光器实现220 mW功率输出

<正>高功率、窄线宽的混合集成外腔半导体激光器在空间相干激光通信、激光雷达、光学传感等领域中有着广泛应用。随着相干激光通信技术的迅猛发展,1.55μm波段高功率窄线宽半导体激光器性能得到了非常明显的提升。2020年,美国研究者报道了输出功率为150 mW、线宽为60 kHz的混合集成硅光子可调谐激光器;     

大功率半导体激光器阵列稳态温度分布分析

通过对大功率激光器阵列热现象的分析,采用有限元分析法建立了大功率激光器稳态工作时的空间温度分布模型,给出了具体的温度分布曲线,由此模型得出大功率激光器阵列沿谐振腔方向有一定的温度差.该模型给出的载体、芯片的温度分布,可以指导阵列载体、散热器的设计,优化它们的尺寸.样品的实验数据与模型的理论预测结果吻和得很好.     

LD热弛豫时间与泵浦光谱效率的改进

采用测试半导体激光器热弛豫时间的新方法,测量光信号脉冲内不同时刻的时间分辨光谱,测试了TO封装和cm-Bar列阵的AlGaAs/GaAs半导体激光器泵浦光源,得到其热弛豫时间分别为为66 μs和96μs.在目前常用的方波驱动电流脉冲工作条件下,半导体激光器作为固体激光器泵浦源,如果热弛豫时间过长,单个脉冲内激射波长会偏离固体激光介质的吸收带,导致泵浦光波长利用率和有效泵浦能量降低.为克服现有技术的不足,文中提出了两种新型的驱动电流脉冲波形,通过优化电流波形参数可以将泵浦波长利用率提高30%左右,得到更大的有效泵浦能量.