大功率660 nm半导体激光器的电流电压特性

利用Zn扩散形成非吸收窗口技术,制备了大功率红光660 nm半导体激光器。对封装后的器件进行电流电压(I-V)特性测试。由于材料本身串联电阻的影响,半导体激光器的I-V曲线不再符合理想二极管I-V特性方程。通过数据拟合,得到半导体激光器的串联电阻约为0.5Ω。测试中还发现了两种异常I-V曲线,分别源于器件并联电阻及寄生二极管的影响。对每种I-V曲线建立了电路模型,并推导了I-V特性方程。分析认为制作过程中的金属工艺、烧结工艺和Zn扩散工艺等都会影响半导体激光器的电流分布及I-V特性。I-V特性测试可以用于半导体激光器的工艺监控与失效分析等。     

高可靠性瓦级660nm半导体激光器研制

利用Zn扩散形成非吸收窗口的技术,制备了大功率660nm半导体激光器。在芯片窗口区用选择性扩Zn方式,使得窗口区有源层发光波长蓝移了61nm,有效降低了腔面的光吸收。制备的激光器芯片有源区条宽为150μm,腔长为1000μm,p面朝下用AuSn焊料烧结于AlN陶瓷热沉上。封装后的器件最高输出功率达到了4.2 W,并且没有出现灾变性光学腔面损伤的现象。半导体激光器的水平发散角为6°,垂直发散角为39°,室温1.5A电流下的激光峰值波长为659nm。使用简易的风冷散热条件,在1.5 A连续电流下老化10只激光器,4000h小时仍未出现失效现象。可见,所制备的660nm半导体激光器在瓦级以上功率连续输出时同时具有可靠性高及使用成本低的优势。     

808nm无Al量子阱激光器mini阵列的研制

通过分析激光器的结构,优化设计了非对称宽波导激光器结构及外延生长条件。利用低压金属有机化合物气相淀积技术(LP-MOCVD)生长了高质量的InGaAsP/GaInP无铝应变量子阱外延材料,制作成808 nm高功率半导体激光器mini阵列,将其应用到1 064 nm全固态激光器中。20℃下,制作的808 nm,0.5 cm半导体激光器mini阵列,连续驱动电流50 A时输出功率达到50 W,最高光电转换效率达到53%。将该808 nm激光器mini阵列应用到全固态1 064 nm激光模组中,50 W,1 064 nm激光输出时,工作电流只有15 A。经过多于500 h老化以后,1 064 nm全固态激光器的功率衰减小于2%。     

GaInAsP过渡层在808 nm GaAsP/(Al)GaInP半导体激光器中降电压的应用

利用金属有机化学气相沉积的方法在GaAs衬底上生长了GaInAsP外延层及GaAsP/(Al)GaInP激光器外延层。生长的GaInAsP外延层与GaAs晶格匹配,并且带隙处于Ga_0.5In_0.5P与GaAs中间。在GaInP/GaAs异质结界面插入此结构的GaInAsP过渡层,可以有效的降低异质结的带阶,尤其是价带带阶。相比于突变GaInP/GaAs异质结的808 nm GaAsP/(Al)GaInP半导体激光器,含有GaInAsP过渡层的半导体激光器具有更低的工作电压。因此,在350 mW输出功率下,半导体激光器的功率转换效率由52%提高至60%。并且在大电流注入下,含有GaInAsP过渡层的半导体激光器由于产生的焦耳热减少,具有更高的输出功率。     

76%光电转换效率梯度渐变折射率结构940nm半导体激光器(英文)

为改善宽面940nm半导体激光二极管(LD)的输出功率及光电转换效率(WPE),设计并制作了一种包含梯度渐变折射率(GRIN)结构的新型量子阱激光器。通过二维自洽软件模拟计算了新结构激光器与传统分别限制结构(SCH)激光器的能带结构,结果表明新的激光器结构能够显著消除各异质结间的过渡势垒。通过低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)的方法生长了高质量激光器外延材料。制成后的100μm条宽、2000μm腔长的激光器器件在室温25℃下经过连续(CW)电流测试发现,梯度渐变折射率结构激光器较分别限制结构激光器在10A电流下电压约低0.07V。通过结构与生长优化,激光器内吸收系数从0.52cm-1降至0.43cm-1,最大光电转换效率由69%提升至76%。最终制成的940nm半导体激光器器件室温25℃下输出功率10.0W(10A电流时),斜率效率高达1.24W/A。     

计算机系统变革性研究的4个问题

进入21世纪,计算机科学与技术领域正在面临一次深刻的变革,计算机系统子领域也不例外.指出这次变革的一个主要特征是从"人机共生"跃变到"人机物社会".这个跃变也为计算机系统的研究提出了4个带有基础性的挑战:1)重新审视计算和计算机系统概念,以及刻画新型负载和使用模式;2)研究新型的计算机系统度量;3)让计算机系统直接支持网络;4)发现和利用涌现现象.基于中国科学院计算技术研究所织女星网格小组和国际同行的研究工作,讨论了这4个问题,并指出这些问题还没有答案,这提供了很多研究机会.     

808nm连续输出13.6W单芯片大功率激光器

通过对大功率激光器腔面光学灾变损伤的研究,分析了激光器腔面镀膜的损伤机理。为了提高激光器的输出功率,采用TiO_2替换Si作为高折射率材料,建立非标准膜系降低电场强度,同时优化膜层材料的粗糙度,并采用离子源进行清洗和助镀,有效提高了激光器的腔面光学灾变损伤阈值。结果表明,所制作的808nm激光器,最大连续输出功率达到13.6 W。     

烧结温度对AuSn焊料薄膜及封装激光器性能的影响

采用不同温度对Au80Sn20共晶合金焊料进行烧结实验,研究了AuSn焊料薄膜在烧结后的形貌、物相组成以及对封装激光器的性能影响等.焊料在烧结后形成ξ相Au5Sn和δ相AuSn两种金属间化合物,随着烧结温度的上升,两相晶粒均明显长大,而ξ相Au5Sn趋向于形成枝晶.较低温度下烧结的焊料表面粗糙度较高,不利于激光器管芯的贴装.高温过烧焊料薄膜的导电导热性能有少许提升,对封装激光器管芯的功率没有明显影响,但焊料薄膜中残余应力较高,使激射波长有所蓝移.该结果将为AuSn焊料的烧结参数优化和硬焊料封装激光器的性能分析提供参考和指导.