基于循环退火技术的InGaAs/AlGaAs量子阱混杂

为了解决由于激光器腔面处的光吸收引起的腔面光学灾变损伤(COD),采用无杂质空位扩散(IFVD)法,研究了由SiO2电介质层诱导的InGaAs/AlGaAs量子阱结构的带隙蓝移。使用等离子化学气相沉积(PECVD)在InGaAs/AlGaAs量子阱的表面生长SiO2电介质层;然后采用IFVD在N2环境下进行高温退火实验,从而实现量子阱混杂(QWI)。实验结果表明:蓝移量的大小随退火时间和电介质层厚度的变化而变化,样品覆盖的电介质层越厚,在相同的退火温度下承受的退火时间越长,得到的蓝移量也越大。然而,在高温退火中的时间相对较长时,退火对量子阱造成的损坏相当大。高温短时循环退火,能够在保护量子阱晶体质量的同时实现QWI。通过在850℃退火6min下循环退火5次,得到了46nm的PL蓝移,且PL峰值保持在原样品的80%以上。     

二氧化硅覆盖退火增强磷化铟基体激光器材料的量子阱混合

我们对SiO2覆盖退火增强InGaAs/InGaAsP/InP激光器材料量子阱混合技术进行了实验研究.相对于原始样品,退火时无SiO2覆盖的样品经800℃,30s快速退火后,其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了7nm,退火时有SiO2覆盖的样品经过同样的快速退火后,其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了56nm.即在同一片子上实现了在需要量子阱混合的区域带隙的“蓝移”足够大的同时,不希望量子阱混合的区域能带结构的变化创记录的小.本文认为增大量子阱的宽度、采用无应力的量子阱结构以及引入足够厚的缓冲层可以改善量子阱材料的晶格质量,有利于提高量子阱混合技术的可靠性与重复性,     

带有非吸收窗口的大功率915 nm半导体激光器

为了实现大功率输出,应用无杂质空位诱导量子阱混合(IFVD)方法制备带有非吸收窗口结构的915 nm半导体激光器单管.通过实验确定促进和抑制量子阱混合的Si02和SiaN4薄膜的厚度分别为300和500 nm,退火条件为800℃,90 s.最终制备出的带有非吸收窗口的激光器,与普通激光器的阈值电流和斜率效率几乎一样.但普通激光器在电流为10 A时发生灾变性光学损伤(COD)并失效,而带有非吸收窗口的激光器在电流达到13A时仍然可以正常工作,相比普通激光器其最大输出功率增加了15％.每种器件各20个在20℃,电流为9A时进行直流老化试验,普通激光器在老化时间达到100 h时全部失效,而带非吸收窗口器件在老化200 h时仅有两个失效,这表明非吸收窗口结构显著提高了器件的抗COD能力.     

多变量离子注入型量子阱混杂效应

为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10^14 ion/cm2,注入能量为600keV,750℃二次退火150s时获得最大蓝移量116nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。     

Cu溅射诱导增强量子阱混杂实验研究

在InP基异质结InGaAsP多量子阱(MQW)结构上溅射Cu/SiO2复合层,开展了量子阱混杂(QWI)材料的实验研究。经快速退火(RTA),实现了比常规无杂质空位扩散(IFVD)方法更大的带隙波长蓝移量。在750℃、200s的退火条件下,获得最大172nm的波长蓝移;通过改变退火条件,可实现不同程度的蓝移,满足光子集成技术中不同器件对带隙波长的需求。为了验证其用于光子集成领域的可行性,利用混杂技术分别制备了宽条激光器和单片集成电吸收调制激光器(EML)。在675℃退火温度,80s、120s和200s的退火时间下分别实现了61、81和98nm的波长蓝移;并且,相应的宽条激光器的电激射光(EL)谱偏调量与其材料的光致荧光(PL)谱偏调量基本一致。在675℃、120s退火条件下,制备的EML集成器件中,电吸收调制器(EAM)和分布反馈(DFB)激光器区的蓝移量分别83nm和23.7nm,相对带隙差为59.3nm。EML集成器件在激光器注入电流为100mA、调制器零偏压时出光功率达到9.6mW;EAM施加-5V反向偏压时静态消光比达16.4dB。     

使用SiO2介质膜实现InGaAsP量子阱混杂

报道了使用SiO2介质膜导致的无杂质空位扩散实现InGaAsP多量子阱混杂的实验,得到200nm的最大带隙波长蓝移.另外,采用量子阱混杂制作了蓝移的FP腔激光器,其性能与未混杂的激光器相当.     

使用SiO_2介质膜实现InGaAsP量子阱混杂

报道了使用SiO2 介质膜导致的无杂质空位扩散实现InGaAsP多量子阱混杂的实验,得到2 0 0nm的最大带隙波长蓝移.另外,采用量子阱混杂制作了蓝移的FP腔激光器,其性能与未混杂的激光器相当     

采用IFVD-QWI技术制备电吸收调制DFB激光器

采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 法在I nGaAsP多量子阱/InP缓冲层/InGaAs层上沉积SiO₂薄膜,通过N₂气氛下快速热退火(RTA )方法实现无杂质空位扩散(IFVD)的量子阱混杂(QWI)。对不同退火温度下量子 阱增益峰值波长的蓝移特性进行了实验摸索,在780℃@80s的退火条 件下,可以获得最大72.8nm的相对波长 蓝移量,并且发现快速热退火RTA温度低于780℃以下时,LD区的波长 蓝移量随温 度变化基本能控制在10nm以内。 通过选取合适退火条件实现了光荧光(PL)峰值波长约50nm的蓝移量, 在选区制备出合适带隙波长材料的基 础上,在LD区制作全息光栅并二次外延P型掺杂电接触层后,采用标准化浅脊波导电吸收 调制(EAM)分布反馈 激光器(EML)工艺制备了1.5μm波长的EML管芯,器件阈值为 20m A,出光功率达到2mW@90mA,静态消光比在＋6V反偏压下为9.5dB。     

Cu/SiO2逐层沉积增强无杂质空位诱导InGaAsP/InGaAsP量子阱混杂

研究了Cu/SiO_2逐层沉积增强的无杂质空位诱导InGaAsP/InGaAsP多量子阱混杂(QWI)行为。在多量子阱(MQW)外延片表面,采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)不同厚度的SiO_2,然后溅射5 nm Cu,在不同温度下进行快速热退火(RTA)诱发量子阱混杂。通过光荧光(PL)谱表征样品在QWI前后的变化。实验结果表明,当RTA温度小于700℃时,PL谱峰值波长只有微移,且变化与其他参数关系不大;当RTA温度大于700℃时,PL谱峰值波长移动与介质层厚度和RTA时间都密切相关,当SiO_2厚度为200 nm,退火温度为750℃,时间为200 s时,可获得54.3 nm的最大波长蓝移。该种QWI方法能够诱导InGaAsP MQW带隙移动,QWI效果与InGaAsP MQW中原子互扩散激活能、互扩散原子密度以及在RTA过程中热应力有关。     

Ge/SixGe1-x衬底620 nm半导体激光器的特性

短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/Si_xGe_1-x衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及Si_xGe_1-x基体层,通过改变Si_xGe_1-x层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数,从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数,研究了GaInP量子阱有源区结构和Si_xGe_1-x基体层组分对输出特性的影响规律,优化了激光器的结构参数。模拟结果表明,298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm,阈值电流为0.58 A,输出功率为1.20 W,转换效率为38.3%。     

Characterization of diode-pumped laser operation of a novel Yb:GSO Crystal

We report what is believed to be the first demonstration of the laser action of Yb/sup 3+/-doped Gd/sub 2/SiO/sub 5/ (Yb:GSO)crystal pumped by a 940-nm laser diode at room temperature. The threshold of laser generation is only 0.85 kW/cm/sup 2/, which is smaller than the theoretic threshold of Yb:YAG (1.54 kW/cm/sup 2/). The laser wavelength is 1090 nm. With a 2.5% output coupler, the maximum output power is 415 mW under a pump power of 5W. By using the SESAM, the Q-switched modelocking and CW mode-locked operations are demonstrated.     

940 nm无铝双量子阱列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器极限输出功率的因素。利用MOCVD研制了无铝双量子阱列阵半导体激光器。无铝列阵激光器的峰值波长为 940 2nm ,半峰宽为 2nm ,连续输出功率为 10W ,斜率效率为 1 0 9W A。     

无杂质空穴扩散法研制可调InGaAs/InP激光器

用无杂质空穴扩散（ Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ） 法研制了延伸光腔分立电极 Ｉｎ Ｇａ Ａｓ／ Ｉｎ Ｐ 半导体激光器。激光器材料的光发光谱说明由 Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ 法可以造成量子阱材料带隙蓝移（３０ ～４０）ｎ ｍ 。材料带隙蓝移量与 Ｉ Ｆ Ｖ Ｄ 处理中的退火温度和退火时间有关,表面 Ｓｉ Ｏ２ 厚度亦有一定影响。延伸光腔波导损失较低,由此方法制作的分立电极激光器的阈值电流随延伸光腔部分所加的调制电流而变化,变化的阈值电流可从４０ ｍ Ａ 降至３０ ｍ Ａ。     

1300nm应变补偿量子阱激光器光电性能研究北大核心CSCD

为了提升1300nm半导体激光器的光电特性,采取k·p方法的激光器模拟软件SiLENSe设计了GaAsSb/GaAsP/InGaAsSb应变补偿激光器,调控了有源区的能带结构,并对该结构进行了仿真计算。结果表明,与传统InGaAsSb/GaAsSb有源区对比,应变补偿结构LD2阈值电流从135mA降低至95mA。在15 A的注入电流下,工作电压从138 V降低至125 V,其输出功率从107W提高到121W,电光转换效率从521提高至646。这主要由于在势垒中引入张应变改善了有源区的能带结构,从而使载流子的泄漏受到抑制,器件性能得到了显著提升。该有源区的设计将对制备高性能中红外单模半导体激光器具有重要的理论参考价值。     

Diode-pumped and packaged acoustooptically tunableTi:Er:LiNbO3 waveguide laser of wide tuning range

Design, fabrication, and properties of an acoustooptically tunable Ti:Er:LiNbO₃ waveguide laser of up to 31-nm tuning range in the wavelength band 1530 nm<λ<1575 nm are discussed. The laser cavity is formed by an Au mirror and a dielectric mirror as output coupler, both vacuum-deposited on the polished waveguide endfaces. As tunable intracavity wavelength filter with zero frequency shift, two monolithically integrated single-stage acoustooptical TE-TM-mode converters are used together with two polarization splitters operated as TE- and TM-pass polarizers, respectively. The minimum threshold of about 54 mW (coupled) pump power is obtained at λ≈1561-nm emission wavelength for diode laser pumping at λ_p≈1480 nm. With about 110-mW coupled pump power, up to 320-μW output power is achieved; the emission linewidth is 0.3 nm     

全固态LBO腔内倍频556 nm黄光激光器

全固态黄光激光器大多采用掺Nd^3＋激光晶体的^4F3/2-^4I11/2和^4F3/2-^4I13/2能级跃迁和腔内和频技术来获得，由于在输出光斑质量和功率稳定性方面一直存在较多困难，所以寻找合适的基频光谱线同时利用腔内倍频是一种切实可行的解决方案。通过对Nd：YAG激光谱线分析以后发现^4F3/2-^4I11/2这两个能级间部分激光谱线（1112nm，1116nm，1123nm）经过倍频以后正好可以获得黄光激光输出。通过对Nd：YAG各主要谱线激光参量比较和分析后发现，要想获得增益较低激光谱线1112nm，1116nm，1123nm振荡，可以通过镀制特殊要求的谐振腔膜抑制增益较大的1064nm，1319nm，946nm激光谱线运转来实现。通过对谐振腔膜系的设计以及倍频晶体的合理选择和放置，采用LBO晶体腔内倍频，利用2W的激光二极管（LD）抽运Nd：YAG，获得了556nm黄光激光输出，在1．6W的抽运功率下，最大输出功率为102mW，光-光转换效率为6．4％。     

Continuous-wave mid-infrared VCSELs

We report the continuous-wave operation of an optically pumped mid-infrared (mid-IR) vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL). The active region consisting of type-II antimonide quantum wells with a “W” configuration occupies a cavity formed by a semiconductor bottom mirror and dielectric top mirror. The emission wavelength of 2.9 μm is nearly independent of temperature (dλ/dT≈0.09 nm/K) compared to type-II edge-emitters and the multimode linewidth is narrow (2.9 nm). At T=78 K, the threshold pump intensity is ≈940 W/cm², the peak output power from a 50-μm spot is 45 mW, and the differential power conversion efficiency is 4.5%. Lasing is observed up to T=160 K