MBE生长高光功率转换效率InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器

本文从理论上分析了实现InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器高光功率转换效率、高输出功率的有效途径,并优化了器件结构,可以同时获得低的腔面光功率密度和小的垂直于结平面远场发散角.利用分子束外延生长构成了高质量InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器,其最高光功率转换效率为53%、最大输出功率为3.7W,垂直于结平面方向远场发散角为30°     

大功率670nm半导体激光器的研制

采用低压金属有机化学气相沉积生长了670nm激光器外延片，有源区采用单量子阱结构，阱区、垒区分别为InGaAsP和AlGaInP. 利用该外延片制作了带无电流注入区的氧化物条形激光器. 激光器腔长为900μm，电流注入区条宽为100μm，两端的无注入区宽度均为25μm. 镀膜后器件的阈值电流为0.4A，输出波长670±2nm，最大输出功率为1100mW, 水平、垂直发散角分别为8°, 40°. 表明该种结构可以提高器件的腔面光灾变功率.     

新型隧道带间级联双波长半导体激光器

提出了通过隧道带间级联实现半导体激光器有多个激射波长的新型物理思想 ,并以GaAs为隧道结 ,InGaAs应变量子阱为有源区 ,利用金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)生长了含有两个有源区的双波长半导体激光器。制备了 90 μm条宽的脊型波导器件结构 ,测试得到了能同时激射 95 1nm和 986nm两个波长的双波长半导体激光器 ,腔面未镀膜时的斜率效率达到了 1 12W A ,垂直远场为基模 ,水平方向发散角为 10° ,垂直方向发散角为 36°。     

提高超大光腔波导结构半导体激光器功率效率的设计考虑

对976 nm波段超大光学腔结构半导体激光器的外延和谐振腔设计进行了数值研究。在量子阱层的下方和上方设计了模式控制层,以抑制快轴高阶模的激射。通过能带结构的调控抑制了电子泄漏,调控使得电子势垒从p波导层到p包层增加。优化后的外延结构内部损耗为0.66 cm^-1,内部量子效率为0.954,远场发散角半高全宽为17.4°。对于谐振腔设计,提出了沿谐振腔线性电流分布结构,以减少空间烧孔效应,这使激光器在20 A时功率提高了1.0 W。采用超大光学腔外延结构的4 mm腔长、100 μm发光区宽度的单管芯片,在25°C连续电流注入下,21 W输出功率时达到约71%的高功率效率。     

大功率670nm半导体激光器的研制

采用低压金属有机化学气相沉积生长了670nm激光器外延片,有源区采用单量子阱结构,阱区、垒区分别为InGaAsP和AlGaInP.利用该外延片制作了带无电流注入区的氧化物条形激光器.激光器腔长为900μm,电流注入区条宽为100μm,两端的无注入区宽度均为25μm.镀膜后器件的阈值电流为0.4A,输出波长670士2nm,最大输出功率为1100mW,水平、垂直发散角分别为8°,40°.表明该种结构可以提高器件的腔面光灾变功率.     

大功率670nm半导体激光器的研制

采用低压金属有机化学气相沉积生长了670nm激光器外延片,有源区采用单量子阱结构,阱区、垒区分别为InGaAsP和AlGaInP.利用该外延片制作了带无电流注入区的氧化物条形激光器.激光器腔长为900μm,电流注入区条宽为100μm,两端的无注入区宽度均为25μm.镀膜后器件的阈值电流为0.4A,输出波长670士2nm,最大输出功率为1100mW,水平、垂直发散角分别为8°,40°.表明该种结构可以提高器件的腔面光灾变功率.     

高功率980nm垂直腔面发射激光器的温度特性

应变补偿量子阱结构因带宽大、增益高和波长漂移速度低等特点而成为近年来研究的热点.首次介绍了国内980 nm 高功率InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL) 变温实验,测得脉冲条件下600 μm直径的器件在10-100℃温度范围内发射波长漂移速度为0.05 nm/K,阈值电流随温度变化呈现先缓慢下降后迅速上升的特性.结合VCSEL反射谱、PL谱和增益峰值波长漂移速度,对器件阈值电流特性进行了合理的分析和解释.连续工作状态下,测试得到器件峰值功率为1 W,根据波长与耗散功率的实验曲线及热阻计算公式,可估算出垂直腔面发射激光器热阻值为10 K/W.     

隧道带间级联双波长可见光半导体激光器制备

利用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)一次外延生长了含有2个有源区的隧道带间级联双波长可见光半导体激光器(LD)材料。其隧道结为GaAs。2个有源区分别为AlGaAs单量子阱和GaInP多量子阱。SEM照片表明,材料生长质量良好。用生长的材料制备了双沟深腐蚀结构F P腔激光器。器件的阈值电流为177mA,未镀膜时的单面斜率效率为1.3W/A,远场为单瓣,垂直和水平方向的发散角分别为8°和34°。在输出光功率为100mW时,2个激射波长分别为699nm和795nm,与PL测试结果相一致。     

980 nm高功率垂直腔面发射激光器

研究了 980nm垂直腔面发射激光器 (VCSEL)的结构设计和器件制作 ,实现了室温下的脉冲激射。在脉宽为 5 0 μs,占空比为 5∶10 0 0的脉冲电流下 ,直径 4 0 0 μm的器件输出光功率最高可达 380mW ,发散角小于 10° ,光谱的半高全宽为 0 8nm。     

一种高效率的1060 nm半导体激光器设计

设计了一种高效的1060 nm大功率半导体激光器,该激光器包含有源层、波导层和光限制层。其中有源层采用InGaAs/GaAs量子阱（QW）结构,将该层控制在临界厚度范围内,提高腔内量子效率;波导层采用非故意掺杂GaAs材料非对称大光学腔结构,减小空腔损耗;光限制层采用掺杂的Al0.25Ga0.75As材料形成线性的过渡,以减小串联电阻。应用MOCVD对器件结构进行优化,外延,制作和封装测试,获得功率效率为47.4％的1060 nm半导体激光器。实验结果表明,腔内量子效率达到98.57％,腔损仅为0.273 cm-1。在室温下,QCW脉冲条件下制备的器件具有4 mm腔长和100μm条宽的器件,效率达到47.4％,峰值波长为1059.4 nm。     

小垂直发散角大光腔980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

通过采用经过优化的新型大光腔结构,脊形波导980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱半导体激光器在保持大功率光输出的同时获得了较小的垂直发散角.结果表明波导中的光功率密度可以降低,获得了大于400mW、斜率效率0.89W/A的输出光功率,垂直方向远场发散角也降低到23°.     

小垂直发散角大光腔980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

通过采用经过优化的新型大光腔结构,脊形波导980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱半导体激光器在保持大功率光输出的同时获得了较小的垂直发散角.结果表明波导中的光功率密度可以降低,获得了大于400mW、斜率效率0.89W/A的输出光功率,垂直方向远场发散角也降低到23°.     

InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器

优化设计了既能实现较小垂直方向远场发散角,又能降低腔面光功率密度的ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ应变层量子阱激光器,并计算了该结构激光器实现基横模工作的脊形波导结构参数。利用分子束外延生长了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ应变量子阱激光器材料并研制出基横模输出功率大于１４０ｍＷ,激射波长为９８０ｎｍ的脊形波导应变量子阱激光器,其微分量子效率为０．８Ｗ／Ａ,垂直和平行结平面方向远场发散角分别为２８°和６．８°     

A novel SAL-PINSCH quantum-well laser structure for a pinched beamdivergence

Summary form only given. An edge-emitting strained AlGaAs/InGaAs/GaAs quantum-well laser structure is reported. It has a periodic index separate confinement heterostructure (PINSCH) optical confinement layers for a small beam divergence and high output power. Preliminary measurements of AR/HR-coated self-aligned ridge waveguide lasers show a CW output power of up to 350 mW and a 20° transverse beam divergence at a 980-nm lasing wavelength. This low beam divergence results in a high coupling efficiency of 51% into single-mode fibers. The expanded optical field in PINSCH confinement layers significantly pinches the transverse beam divergence and increases the maximum output power     

980nm InGaAs应变量子阱激光器及组合件

利用分子束外延技术研制出了高质量InGsAs/GaAs应变量子阱材料及量子阱激光器.脊形波导窄条形量子阱激光器的阈值电流和微分量子效率分别为15mA和0.8 W/A,线性输出功率大于150mW,基横模输出功率可达100mW.InGaAs应变量子阱激光器和单模光纤进行了耦合,其组合件出纤光功率典型值为40mW,最大值可达60mW.显示出了高的基横模输出功率和高的耦合效率.其组合件在40～60mW下,中心发射波长在977nm.满足了对掺铒光纤高效率泵浦的波长要求,成功地研制出适于掺铒光纤放大器用的应变量子阱激光器.     

量子阱无序的窗口结构InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

对ＳｉＯ２薄膜在快速热退火条件下引起的空位诱导ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱无序和ＳｒＦ２薄膜抑制其量子阱无序的方法进行了实验研究。并将这两种技术的结合（称为选择区域量子阱无序技术）应用于脊形波导ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ应变量子阱激光器，研制出具有无吸收镜面的窗口结构脊形波导量子阱激光器。该结构３μｍ条宽激光器的最大输出功率为３４０ｍＷ，和没有窗口的同样结构的量子阱激光器相比，最大输出功率提高了３６％。在１００ｍＷ输出功率下，发射光谱中心波长为９７８ｎｍ，光谱半宽为１．２ｎｍ。平行和垂直方向远场发散角分别为７．２°和３０°     

808 nm大功率无铝有源区非对称波导结构激光器

采用分别限制非对称波导结构,将光场从对称分布变为非对称分布,降低了载流子光吸收损耗,并允许p型区具有更高的掺杂水平,从而使器件电阻降低.对GaAsP/GaInP张应变单量子阱(SQW)非对称波导结构激光器的光场特性进行了理论分析,设计了波导层厚度,并制作了波长为808 nm的无铝有源区大功率半导体激光器.器件综合特性测试结果为:腔长900μm器件的阈值电流密度典型值为400 A/cm2,内损耗低至1.0 cm-1;连续工作条件下,150μm条宽器件输出功率达到6 W,最大斜率效率为1.25 W/A.器件激射波长为807.5 nm,平行和垂直结的发散角分别为3.0°和34.8°.20~70℃范围内特征温度达到133 K.结果表明,分别限制非对称波导结构是降低内损耗,提高大功率半导体激光器特性的有效措施.     

高功率850 nm宽光谱大光腔超辐射发光二极管

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW。     

耦合波导结构量子阱激光器的理论设计与分析

报道了一种具有垂直集成无源波导的耦合波导结构量子阱激光器的理论设计，它可以使垂直结平面方向的远场光束发散角得到有效的降低。通过数值计算分析，详细研究了结构参数对远场及阈值电流密度等的影响。结果表明，只需增加较小的阈值电流密度，即可使远场光束得到较大改善。经优化设计，可获得发散角为２１°的９８０ｎｍＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱激光器结构。     

Room temperature continuous-wave operation of GaInNAs/GaAs VCSELsgrown by chemical beam epitaxy with output power exceeding 1 mW

The authors present a near 1200 nm wavelength vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) the active region of which is formed by GaInNAs/GaAs quantum wells grown by chemical beam epitaxy. Room temperature continuous-wave operation has been demonstrated with a high slope efficiency of 0.23 W/A, a high output power of over 1.0 mW, and a singlemode output power of 0.34 mW. The fabricated devices with different aperture sizes show low threshold currents of 1.2-2.1 mA and a record low threshold current density of 2.6 kA/cm² in GaInNAs VCSELs