窄线宽1064 nm分布布拉格反射半导体激光器

1064nm分布布拉格反射(DBR)半导体激光器具有窄线宽、输出稳定的特性,在自由空间激光通信用种子光源等方面具有广阔的应用前景。设计了一种单模、窄线宽的1064nm DBR半导体激光器,利用金属有机化合物气相沉积技术生长出InGaAs应变量子阱半导体激光器材料,并制备出腔长为1200μm的脊型波导1064nm DBR半导体激光器。当注入电流为70mA时,室温下该激光器的连续输出功率可达到7mW,3dB光谱线宽为0.12nm。     

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%。     

氧化限制型795 nm垂直腔面发射激光器

单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电学限制进行了模拟,计算分析了实现单模和良好热电特性所需的氧化孔径大小。实验制备了具有不同氧化孔径的器件,并进行了功率-电流以及光谱特性测试。当氧化孔径为1.9μm时,在3～7 mA注入电流下器件始终保持单模输出,边模抑制比大于35 dB;器件保持单模输出的最大氧化孔径为3.8μm,室温下阈值电流为1 mA,最大饱和输出功率为2 mW,斜率效率为0.3 W/A,3 mA注入电流下的出射波长为790 nm,边模抑制比大于30 dB。制备的室温下单模特性良好的790 nm垂直腔面发射激光器,为实现高温下795 nm偏振稳定单模输出提供了可能。     

DFB激光器阵列与MMI耦合器、SOA的单片集成

采用变脊宽原理和对接生长技术,设计并制作了4通道分布反馈(DFB)激光器阵列与多模干涉(MMI)耦合器、半导体光放 大器(SOA)的单片集成器件。在25℃的测试温度下,激光器的阈值电 流约55~60mA;当激光器注入150mA、SOA 注入50mA电流时,各通道的出光功率保持在2mW以上,出射波长 处于1550nm波段,边模抑制比(SMSR)大于33 d B,4通道可实现单独或同时工作。     

大功率低阈值半导体激光器研究

针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾,设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器,该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺,制备了980nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下,4mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5mA,垂直发散角为15.6°,注入电流为25A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明:所设计的半导体激光器在有效地拓展光场,实现大光腔结构的同时,保证了激光器具有较低的阈值电流。     

表面高阶曲线光栅半导体激光器横模特性分析

半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用,其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器,刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗,同时设置宽脊电流限制注入结构,使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值,从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18℃,对腔长为2 mm、条宽为500μm的器件进行测试,在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°,快轴发散角为29.2°,在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm,边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明,表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽,有助于实现半导体激光器的单模稳定输出,同时器件采用紫外光刻工艺,大幅降低了器件的制备难度。     

近圆形光斑650nm半导体激光器的设计及制备

红光半导体激光器被广泛用于景观照明、塑料光纤通讯、空气质量检测和医疗等方面,但受 限于其可靠性不高及光斑质量差的缺点,在制作点光源或耦合进光纤等方面增加了应用成本 。为解决此问题,本文设计并制作了基横模工作的650 nm脊型半导体 激光器。结合AlGaInP材料的特点,我们使用极窄波导光 场扩展结构,使光场渗入限制层,增加了光场扩展宽度,有效降低了激光器的垂直发散角。 通过电感耦合 等离子刻蚀技术得到陡峭的2μm宽度的窄脊型结构,然后通过湿法工艺去除损伤并腐蚀到 阻挡层位置。干 湿结合的工艺使得激光器能稳定地基横模输出。制作的激光器远场图形呈近圆形分布,克服 了传统半导体 激光器光斑狭长的缺点。功率测试在30 mW以上没有出现功率曲线扭 折,并且制作的激光器通过了60 ℃下 10 mW的老化测试,推算的平均失效时间(MTTF)大于18000 h。     

组合光栅对半导体激光器的侧向模式调控作用

设计并制作了一种新型含有组合光栅结构的分布式布拉格反射(CDBR)半导体激光器。通过引入组合光栅结构，对分布式布拉格反射(DBR)激光器的高阶侧向模式进行调控，提升了高阶侧向模式的损耗，最终优化了远场光斑图案。实验制得的器件腔长为2 mm，脊波导宽度为40μm，高阶光栅周期为7μm，占空比为0.6。当注入电流为1.0 A时，组合光栅起到明显作用，远场光斑图案从DBR-激光二极管(LD)的多瓣优化到CDBR-LD的单瓣。CDBR-LD在电流为1.25 A时的饱和输出功率约为433 mW，斜率效率为0.337 W·A^-1，注入电流为0.95 A时的光谱半峰全宽(FWHM)约为0.61 nm。     

光栅反馈频率可调谐扩展腔半导体激光器

为了实现半导体激光器在795nm处的单模输出,采用输出端面镀有增透膜的半导体激光二极管作光源,用光栅反馈的方法构成扩展腔,研制了波长为795nm、频率可调谐半导体激光器,并对该激光器进行了实验测试,可知其频率连续调谐范围约7.6GHz,激光线宽约为2.5MHz,运行在110mA时输出功率达43mW。结果表明,该半导体激光器可用于激光与铷原子相互作用中的量子相干效应的研究。     

新型微波激励汞原子激光器的实验研究

介绍一种新型微波激励的光抽运汞原子激光器。该激光器采用全介质内腔同轴型结构 ,放入微波波导内 ,采用微波激励产生激光。微波波导内注入的微波功率为 80W ,抽运灯吸收功率为 30W左右。激光器腔镜为绿光全反射镜 ,反射率约为 99 9% ,曲率半径为 2m。激光波长 5 46 1nm ,激光器最大输出功率达 0 1mW ,输出光斑为多模结构 ,尺寸约 3mm左右。实验结果表明 ,采用微波激励时 ,这种激光器结构简单紧凑 ,可产生具有良好相干性的激光束。