小发散角量子阱激光器研究

使用三层平板波导理论分析了半导体量子阱激光器远场分布。针对大功率激光器讨论了极窄和模式扩展波导结构方法减小垂直方向远场发散角,得到了极窄波导结构量子阱激光器远场分布的简化模型,获得了垂直发散角的理论值,垂直方向远场发散角减小为28.6°;使用传输矩阵方法模拟了模式扩展波导结构量子阱激光器的近场光斑及远场分布,垂直方向远场发散角减小为16°。实验测试了极窄和模式扩展波导结构量子阱激光器的垂直发散角,理论结果与实验测试获得的发散角基本一致,实现了降低发散角的要求,获得了小发散角量子阱激光器。     

小发散角高功率半导体激光器研究

在量子阱半导体激光器中,量子尺寸引起的衍射效应使半导体激光器的光束质量很差。分别限制结构的垂直结平面发散角在40°左右,使得光束整形系统比较复杂,限制了半导体激光器的直接应用。为解决这一问题,提出了降低垂直结平面发散角的要求。回顾了小发散角半导体激光器的技术发展及应用,对具有小发散角的模式扩展波导结构进行了理论模拟和实验验证,获得了优化的结构。采用MOCVD外延技术生长了外延片,制作了高峰值功率脉冲激光器,获得了快轴发散角小于25,°峰值功率大于80W的半导体激光器,在激光引信应用中获得良好效果。     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器。为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中。仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角。实验结果与理论仿真高度吻合。成功制备出脊宽4 μm,腔长1000 μm的脊波导小发散角激光器。在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A。实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%。     

带有模式扩展层的小发散角激光器模拟研究

模拟了带有模式扩展层的半导体激光器,研究了中心波导层、扩展波导层和内限制层对激光器性能的影响。经过优化获得了一个条宽为50μm,远场发散角为23°,阈值电流为117.8mA,限制因子为2.37%的激光器。远场发散角最小可达到18°,此时阈值电流为200.9mA。与普通结构比较,优化后的结构远场垂直发散角减小了20°左右,阈值电流并没有明显增加,模拟计算表明模式扩展层没有降低激光器的电学和温度稳定特性。     

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     

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°。     

900nm窄发散角量子阱激光器

使用传输矩阵方法模拟光场特性,设计了带有模式扩展层的900 nm窄发散角量子阱激光器(LD),利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了器件.垂直方向远场发散角由常规结构LD的35°减小为20°,且阈值电流和光限制因子都没有明显变化.     

窄发散角量子阱激光器的结构设计与分析

本文对ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱结构激光器中重要的结构参数与远场垂直发散角的关系作了系统的理论计算与分析，提出了实现２０°～３０°垂直发散角的有效途径，并同时研究了对激光器的光功率限制因子、阈值电流密度等重要参数的影响．     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备（英文）

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1. 55μm小发散角量子阱激光器.为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中.仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角.实验结果与理论仿真高度吻合.成功制备出脊宽4μm,腔长1000μm的脊波导小发散角激光器.在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17. 38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0. 272 W/A.实验测得垂直远场发散角为29. 6°,相比较传统激光器减小了约35. 3%.     

940 nm高功率半导体激光器研究

报道了一种采用大光学腔结构的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱高功率半导体激光器。在量子阱能级本征值方程的数值求解基础上 ,优化了InGaAs阱层材料的In组份含量 ;采用大光学腔结构以有效降低垂直于结平面方向的光束发散角及腔面的光功率密度 ,实现器件的高功率、低发散角光。设计的激光器外延结构采用分子束外延 (MBE)方法生长 ,成功获得具有较低激射阈值的 94 0nm波长激光器外延片。对 10 0 μm条形 ,10 0 0 μm腔长的制备器件测试表明 ,器件的最大连续输出功率达到 2W ,峰值波长为 939.4nm ,远场水平发散角为 10° ,垂直发散角为 30°。器件的阈值电流为 30 0mA。     

新型材料InGaNAs的生长与应用前景

详细介绍了一种新型半导体材料(InGaNAs)的生长特点及其在制作高特征温度的长波长量子阱激光器、长波长垂直腔面发射激光器、长波长光泵垂直外腔面发射激光器、半导体可饱和吸收镜和长波长谐振腔增强探测器方面的优势。     

飞速发展的半导体激光器

评述半导体激光器的发展动态, 包括应变量子阱激光器、垂直腔面发射激光器、可见光激光器、增益耦台型分布反馈激光器及高功率激光器列阵等。     

GaInP/AlGaInP应变多量子阱激光器垂直于结方向上的光束质量研究

用转移矩阵方法对 680nmGaInP/AlGaInP应变多量子阱激光器的波导模式作了分析和计算。根据非傍轴光束传输的矢量矩理论 ,对该激光器垂直于结平面方向上的光束质量因子M2 ⊥ 进行了理论计算 ,结果表明M2 ⊥ 小于 1,和实验结果相符合。这一结果有助于认识半导体激光器垂直于结方向上光束的内在本性     

Blue lasers on the horizon

The advantages of semiconductor lasers that produce shorter wavelengths and the underlying physics that make them difficult to achieve are examined. The breakthroughs that have brought a semiconductor laser within reach are described. These include advances in fabricating and doping the large bandgap II-VI semiconducting compounds ZnSe and ZnS on which the new lasers are based and the development of quantum well structures. Integrated design, initial performance, and epitaxial fabrication of the first blue-green emitting laser diode heterostructures are discussed. Some alternative approaches are briefly considered. The problem of developing a contact to connect the laser, or a blue-green light emitting diode based on the same technology, is examined     

4 W single-transverse mode VECSEL utilising intra-cavity diamond heat spreader

An optically pumped semiconductor vertical external cavity surface emitting laser, with high output power and excellent beam quality operating at a wavelength near 1.05 /spl mu/m, is reported. A transparent diamond heat spreader was used for thermal management of the laser. The gain structure grown by molecular beam epitaxy includes 13 compressively strained InGaAs quantum wells. Maximum output power of 4 W with diffraction-limited beam (M/sup 2//spl les/1.15) was achieved using a 2% output coupler and incident pump power of 20 W. It is shown that power scalability is feasible with the presented laser geometry.     

红外量子阱激光器的大信号调制特性研究

本文研究了工作波长为980nm的InGaAs/AsGaAs大功率红外量子阱F-P腔激光器在接近1A的大电流调制下的特性.在大信号调制下,通过数值求解,对大功率半导体激光器的参数进行了比较.随着调制深度m的增加,激光峰值不断变窄和变尖锐,而且调制频率不断减小.还比较了脉冲和正弦调制信号的输出波形,二者的波形在同频率下相似.输出光功率由于大信号瞬态响应而发生波形变形,产生啁啾效应.调制脉冲电流越大,啁啾越大,大小在nm数量级.     

Analysis of reflectivity for a beveled corner mirror insemiconductor ring lasers

A semiconductor ring laser is expected to be used as a tiny ring laser gyro with low power consumption, which is suitable for mobile systems. However, its corner mirrors may be beveled due to its fabrication processes. Therefore, in this paper, reflectivities of beveled corner mirrors in the semiconductor ring laser are examined. In the analysis here, a guided fundamental mode is expanded into plane waves, and thus vertical confinement of the guided mode is completely incorporated. It is revealed that there is an optimum guiding layer thickness of approximately 0.3 μm to minimize mirror losses in the beveled mirrors. Also, facet reflectivities of equilateral n-polygon shaped ring lasers with beveled mirrors are studied, and it is found that a large n leads to a low threshold current     

Mid-infrared (8.5 /spl mu/m) semiconductor lasers operating at room temperature

The room-temperature pulsed operation of a semiconductor laser emitting at 8.5 /spl mu/m is reported. This device is an optimized vertical transition quantum cascade (QC) laser. At 300 K the peak output power from a single facet is 15 mW, and the current density at threshold is /spl sim/8 kA/cm/sup 2/. The temperature dependence of the threshold current density is described by a high T/sub 0/ (107 K) in the 200-320 K temperature range.