垂直腔面发射激光器的氧化工艺研究

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)中常用氧化物限制结构来对其进行电流和光场的限制.分别从氧化时间、氧化温度、氧化载气的气流量三方面讨论研究了它们对Al0.98Ga0.02As层氧化深度、氧化速率的影响.最后得到最佳氧化条件:氧化温度为422℃,氧化载气的气体流量为1.5 L/min,氧化速率为0.6μm/min.用在此最佳氧化条件下氧化的外延片制成VCSEL器件,室温下其阈值电流大约为1.8 mA,最大输出功率为7.96 mW.     

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。     

垂直腔面发射激光器中选择性氧化工艺稳定性研究

选择性氧化工艺已经成为制备高性能垂直腔面发射激光器(VCSEL)的关键技术,氧化后形成的氧化层提供了良好的电限制和折射率导引,但选择性氧化速率是呈线性规律还是抛物线规律仍存在很大的争议.在多种温度条件下,做了环形沟槽和环形分布孔的氧化实验,这是在垂直腔面发射激光器中采用的两种结构.实验结果表明,氧化窗口形状对氧化速率的影响也依赖温度条件,并对这种实验现象给出了定性解释.     

新型垂直腔面发射激光器的研制北大核心CSCD

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。     

脊形波导耦合的光纤阵列设计

分析了单模光纤与脊形波导的耦合模理论,讨论了其模式特点、最佳耦合条件.在此基础上,计算并设计出满足最佳耦合条件的光纤阵列V-型槽宽度.所设计的光纤阵列在对光纤提供高精度定位的同时,又能保证其与脊形波导的高效率耦合.     

半导体激光器温度特性自动测试装置

温度是影响半导体激光器特性的重要因素,对半导体激光器温度特性测试有重要的意义。本装置抛开传统的恒温测量方法,采用自动改变温度,并在不同温度下记录激光器的特性参数的方法测试半导体激光器的温度特性。在实验中得到良好的效果,给实验过程带来很大的方便。     

环形分布孔氧化物限制技术-VCSELs的新工艺

采用一种新工艺制备垂直腔面发射激光器阵列(VCSELs)的方法。用环形分布孔取代以往的环形沟道作为氧化物限制技术的注入窗口,孔的分布是由出光孔、侧向氧化深度和湿法腐蚀深度等因素决定的。经分析设计后孔的分布以十个孔最佳,分布孔之间是天然的电流注入通道解决了电极过沟断线问题。由瞬态热传导方程对阵列单元器件的热相互作用进行了理论分析。阵列中单元器件的出光孔径为400 m,在室温下连续输出光功率为0.6w,峰值波长为808nm。     

新型结构垂直腔面发射激光器的研制

为改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性.提高其光电性能,研制了新型辐射桥结构的VCSEL,即采用辐射桥状的电流注入通道取代以往传统结构VCSEL的环形电流注入通道.研究表明辐射桥结构可以降低VCSEL器件的体电阻和热阻,改善器件的模式特性.在同一外延片上,采用相同的工艺制备了辐射桥结构与传统结构两种VCSEL器件,并对两种器件的光电性能进行了对比测试.结果表明,辐射桥结构VCSEL比传统结构的VCSEL微分电阻降低25%,输出功率提高到1.6倍;辐射桥结构的VCSEL具有良好的温度特性与模式特性,80℃时仍能正常激射,60℃时最大输出功率可达17 mW,器件的热阻可达1.95℃/mW;器件单模工作,其总体性能远优于传统结构的VCSEL器件.     

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。     

选择氧化工艺在垂直腔面发射激光器中的应用

讨论和研究了氧化时间、氧化温度、氧化载气的气流量三方面对Al0.98Ga0.02As层氧化深度、氧化速率的影响.综合考虑各因素,得到最佳氧化条件:氧化温度为420℃,氧化载气的气体流量1.6L/min,此时的氧化速率为0.58μm/ min.