976 nm高效率半导体激光器

976 nm高效率半导体激光器是这几年研究的热点,在固体激光器泵浦领域有广阔的应用。通过优化半导体激光器材料外延结构中包覆层和波导层的铝组分,降低了工作电压;通过采用微通道水冷系统,并进行优化降低了热阻,从而提高了室温下的电光转换效率。25℃室温连续测试条件下,1 cm的线阵列(巴条),2 mm腔长,50%填充因子,在110 A下,出光功率为114.2 W,电压为1.46 V,电光转换效率为71%。15条微通道封装成的垂直叠阵,进行光束整形后,获得了室温976 nm连续输出功率1 500 W,电光转换效率大于70%。     

808nm高效率激光二极管

目前808nm高效率激光二极管产品的转换效率只有50%左右,还有很大的提升空间。通过提高欧姆接触层浓度、界面渐变和波导层掺杂等方面的外延材料结构优化,减小附加电压和电阻值,设计制作了808nm大光腔应变量子阱外延材料;并制作了200μm发光区标准单管,提取了材料内部参数,材料内损耗iα为0.67cm-1,内量子效率iη为0.88;将圆片解理成2mm腔长的巴条进行腔面镀膜,并烧结成标准单管,25℃下单管电光效率达到61.1%;将巴条烧结到微通道载体上,制作成标准微通道水冷单条阵列,水温15℃110A下输出光功率126.6W,电光转换效率62.77%。     

高斜率效率隧道结叠层激光器的研制

隧道结叠层激光器技术具有广泛的应用空间,如高斜率效率、高功率密度、多波长激光器等。采用LP-MOCVD系统生长隧道结材料,CCl4作为p型掺杂源,SiH4作为n型掺杂源,并采用δ掺杂技术,使得n+-GaAs的掺杂浓度大于1×1019/cm3,隧道结的面电阻率小于2×10-4Ω.cm2。设计生长了双叠层、三叠层材料,该材料制作的900nm双叠层激光器在200ns脉宽、20A工作电流下输出功率35W,斜率效率1.8W/A,是单层材料的1.8倍,隧穿结引入的压降约为0.15V;860nm三叠层激光器的斜率效率大于2.7W/A,是单层材料的2.7倍。     

室温光荧光谱分析中的几个典型问题

根据光荧光谱的测试原理,针对具体的化合物半导体材料的层次结构,归纳、总结出两个实用的分析模型:光荧光谱的厚度干涉模型和透明衬底发光模型。应用厚度干涉模型,对GaN外延材料、带DBR结构的MQW材料的光荧光谱曲线进行了分析,并解释了AlGaInP LED结构PL扫描图的强度分布。应用透明衬底发光模型,分析并解释了InGaAs材料的发光强度图案。实验结果表明,这两个分析模型能很好地解释薄膜外延层的PL光谱曲线,能够分析光荧光谱的曲线形状和强度分布与材料结构及表面状态的关系,对判断材料品质有较大帮助,具有一定的实用价值。     

大功率900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器

研制了一款大功率900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器。针对高功率900 nm隧道级联激光器存在的光学灾变损伤(COD)和工作电压高等问题,通过Lastip软件和波导模拟软件,设计并优化了900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器的材料结构。对比扩展波导激光器结构的性能,超大光腔结构提高了三叠层隧道级联激光器输出光功率,降低了工作电压。采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长了900 nm三叠层隧道级联激光器材料,并制作成条宽200μm、腔长800μm的激光器芯片,采用金属管壳封装制成激光器单管。测试结果表明,室温下,在频率10 kHz、脉宽100 ns、工作电流30 A时,器件输出功率约85 W,室温条件下器件老化595 h,输出功率基本不降低。     

808nm半导体激光器的腔面反射率设计

通过对不同腔长的808nm半导体激光器单管进行P-I测试,提取出了材料内部参数,如内量子效率,内损耗、透明电流密度、模式增益等.根据得出的内部参数进行了腔面反射率设计,分析腔面反射率与功率转换效率的关系,得出了关系曲线.进行腔面镀膜实验,把实验值与计算值相比较,二者相吻合.通过这种腔面反射率设计方法,可以得到半导体激光器的最大功率转换效率,从而使其工作于优化状态下.     

InP基光电探测器材料的MOCVD锌扩散

锌(Zn)扩散是制作InP基光电探测器(PD)的重要工艺过程.分析了锌扩散的机制,利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备对InP基PD及雪崩光电探测器(APD)材料进行了锌扩散,由于MOCVD设备具有精确的温度控制系统,所以该扩散工艺具有简单、均匀性好、重复性好的优点.对于扩散后的样品,采用电化学C-V方法和扫描电子显微镜(SEM)等测试分析手段,研究了退火、扩散温度、扩散源体积流量和反应室压力等主要工艺参数对InP材料扩散速率和载流子浓度的影响,并将该锌扩散工艺应用于InP基光电探测器和雪崩光电探测器的器件制作中,得到了优异的器件性能结果.     

795nm单模垂直腔面发射激光器

针对铷原予能级跃迁对光谱的特殊需求,设计并制备了795 nm单模垂直腔面发射激光器(VCSEL).根据对VCSEL的光场和模式的分析和计算结果,设计了单模VCSEL芯片结构.采用MOCVD技术生长了外延结构,制备了不同有源区直径的氧化限制型VCSEL芯片并进行了测试.当有源区直径从6 μm减小到3μm时,VCSEL芯片的边模抑制比(SMSR)由8.76 dB增加到34.05 dB,阈值电流由0.77 mA减小到0.35 mA.有源区直径为6,5,4和3μm的VCSEL芯片的输出功率分别为0.37,0.46,0.58和0.44 mW,有源区直径为4μm的VCSEL芯片的远场为圆形光束,发散角为15°.85℃时3.5 μm有源区直径的VCSEL芯片输出功率为0.125 mW,激射波长为795.3 nm.室温3 dB带宽大于8 GHz,满足了铷原子传感器对VCSEL单模光谱、输出功率及调制速率的要求.     

GaAs平面掺杂势垒二极管

二极管是定向检波器的重要组件,提高定向检波器的检波灵敏度,需要降低二极管的开启电压.而平面掺杂势垒(PDB)二极管具有极低的势垒高度,适合制作定向检波器.设计了GaAs平面掺杂势垒二极管的材料结构,并采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)方法对其进行外延生长.对PDB二极管的物理模型进行了理论分析.通过模拟计算和实验分析了本征层厚度和p层的面电荷密度对PDB二极管I-V特性的影响.通过实验设计优化了材料结构参数,测试了其I-V特性,使PDB二极管的开启电压降低到了0.06 V,将此样品应用到定向检波器中测得检波灵敏度为20～ 25 mV/mW.     

塑封隧道结脉冲半导体激光器的研制

报道了一种新型塑料封装隧道结脉冲半导体激光器.采用MOCVD生长了隧道结串联双叠层激光器材料.激光器芯片为标准宽发射区结构.采用塑封结构,在脉冲宽度小于500ns,重复频率小于8kHz工作条件下,其输出光功率斜率效率达到1.7W/A, 是标准单芯片的1.7倍.采用塑封结构,克服了金属封装玻璃光窗在受冲击时易碎的弱点,其抗冲击达到20kg以上,且封装成本低廉.