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。     

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。     

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°。     

激光雷达用大功率小发散角脉冲激光器

研发了小发散角的900 nm波长四叠层隧道结大功率脉冲激光器芯片,设计了大出光面的四叠层材料结构。对比常规的三叠层隧道结激光器,该结构在垂直方向发散角减小的同时,斜率效率和功率均有大幅提升。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法实现外延材料的生长,通过半导体激光器制作工艺制成条宽为220μm、腔长为800μm的脉冲激光器芯片,再封装成器件并对其进行测试。测试结果表明,在25℃下,脉冲宽度为100 ns、重复频率为10 kHz、电流为50 A时,激光器输出功率可达150 W,此时远场的垂直发散角为22°。     

隧道级联半导体激光器的光束质量因子

运用波导模式理论和光束传输的非傍轴矢量矩理论,对隧道级联InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器的光束质量进行了理论研究.分析了隧道级联半导体激光器内限制层厚度和垂直方向光束质量因子的关系.结果表明,在隧道结耦合距离内,隧道结不仅起到了再生载流子的作用,也作为无源波导拓展了光场,减小了垂直发散角,降低了光束质量因子.根据模拟结果设计并制备了高光束质量,小垂直发散角的隧道级联耦合大光腔半导体激光器,其阈值电流密度为271A/cm2,斜率效率为1.49W/A,垂直发散角为17.4°,光束质量因子为1.11的半导体激光器     

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.     

808nm波长高功率阵列半导体激光器

报道了采用MBE外延生长方法制备的叠层阵列CW工作型高功率半导体激光器。激光器的生长结构采用经过优化的单量子阱渐变折射率分别限制波导结构 ,激光器芯片结构为标准的CM条 ,注入因子设计为 6 0 %。叠层装配采用了具有高效散热能力的水冷结构。经初步测试 ,叠层器件的阈值电流为 12A ,直流 30A驱动电流下的输出功率达 40W ,斜率效率为 2 2W /A。器件中心激射波长为 810nm ,光谱宽度 (FWHM )为 6nm。     

高效率半导体激光器波导层掺杂的优化设计

为获得高效率半导体激光器,理论分析并计算了p型波导层四种不同掺杂浓度分布对器件内损耗、串联电阻、阈值电流以及电光转换效率的影响,由此优化了p型波导层的掺杂浓度分布和厚度。根据计算及优化结果,p型波导层采取线性s杂分布,厚度为0.45μm,制备了腔长1200μm的980nm半导体激光器,其阈值电流为324mA,内损耗为1.62cm-1,串联电阻为136mΩ。当输入电流为1.98A时,激光器的斜率效率和输出光功率分别为1.05W/A和1.74W,对应的电光转换效率从未优化时的54.6%提高到58.4%。     

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.     

大功率量子级联激光器的光学与热学协同优化设计北大核心CSCD

针对大功率量子级联激光器存在热积累严重的问题,本文基于MBE与MOCVD结合的二次外延生长InP基量子级联激光器结构的工艺方法,设计优化中波单管4W连续光输出的大功率量子级联激光器光学与散热性能。通过COMSOL软件对器件结构进行建模,设计器件光学和热学结构模型,分析不同结构参数对器件性能的影响,得到最优结构参数:在In053Ga047As层厚度为50nm,波导下包层InP为1μm,上包层InP为2μm,封装金层厚度为3μm时,器件光学和热学综合性能最优,其中波导光限制因子为074,核心区温度为378 K。本文研究相关结论可为后续大功率中波量子级联激光器结构与工艺设计提供指导。     

隧道带间耦合级联新型激光器扩展电流的优化

隧道带间耦合级联激光器采用C掺杂生长隧道结,由于高浓度C掺杂层在激光器多个有源区之间分布形成了高电导层,增加了注入电流的横向扩展,使激光器的性能不能充分发挥出来。我们利用双面电极新型结构可以很好地克服横向电流扩展,使级联的激光器保证充分的光输出功率,具体是在常规激光器背面衬底做完全与正面电极相同而对中的电极,当加入电场后,使电场完全集中在这两个相对中的电极之间,使激光器注入的电流从正面电极完全不扩展地流入到背面衬底电极,保证每个有源区都注入相同的电流而保证每个有源区充分的光输出。对4个有源区级联的激光器光输出功率较常规电极提高70%以上,输出光功率从1.6W提高到2.4W,斜率效率提高70%以上。     

高效率GaAsP/AlGaAs张应变量子阱激光二极管

从理论上设计优化了高效率808 nm GaAsP/AlGaAs张应变量子阱激光二极管外延材料的量子阱结构和波导结构参数,并采用低压金属有机气相外延技术实验制备了外延材料.将制作的芯片解理成不同腔长,测试得到外延材料的内损耗系数和内量子效率分别为0.82 cm-1和93.6 %.把腔长为900 μm的单巴条芯片封装在热传...     

钛扩散Nd：LiNbO3波导激光器的1085和815nm导模和有效折射率 …

利用变分方法对钛扩散ｃ切Ｎｄ：ＬｉＮｂＯ３波导激光器的１０８５和８１５ｎｍＴＭ导模和有效折射率进行了分析,计算机几个低阶ＴＭ模式的模场尺寸和相应的有效折５射率随波导制备参数（初始钛条宽度Ｗ,扩散温度Ｔ和初始钛条厚度Ｈ）的变化关系,讨论了波导的单模条件和截止条件,所得理论结果与以前所报导的实验数据进行了比较。     

钛扩散Nd：LiNbO3波导激光器的1085和815 nm导模和有效折射率的变分分析

利用变分方法对钛扩散c切Nd：LiNbO3波导激光器的1085和815 nm TM导模和有效折射率进行了分析．计算了几个低阶TM模式的模场尺寸和相应的有效折射率随波导制备参数(初始钛条宽度W,扩散温度T和初始钛条厚度H)的变化关系,讨论了波导的单模条件和截止条件．所得理论结果与以前所报导的实验数据进行了比较．     

激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。     

905nm隧道带间级联非耦合双有源区半导体激光器

通过对有源区、波导层、限制层和隧道结的分析 ,设计了激射波长为905nm的隧道带间级联非耦合双有源区半导体激 光器。采用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)系统外延法生长了器件,并经过光刻、 腐蚀、解理和焊装等工艺,制备了激射波长为905nm的隧道带间级联 非耦合双有源区半导体激光器。腔面 未镀膜时,在1.2A的脉冲注入电流下,器件的峰值波长为904.4nm,垂直远场为单峰,发 散角为25.8°,表明两个有源区的光场未发生耦合,斜率效率为1.12W/A,为相同结构单有源区器件的1.9倍。     

Optimization of GaAsP/AlGaAs-based QW laser structures for high power 800 nm operation

We present a detailed study of the MOVPE growth of 800 nm diode laser structures based on the combination of a GaAsP quantum well with well-established AlGaAs waveguide structures. By optimizing the strain and thickness of the quantum well highly-reliable diode lasers with low threshold current and high efficiency were demonstrated. 100 μm aperture “broad area” devices mounted epi-side up achieve a CW output power of 8.9 W with a wall-plug efficiency of 50%. These output powers represent record values for diode lasers in this wavelength range. Reliability measurements at 1.5 W and 50°C ambient temperature suggest lifetimes >10 000 h.