852 nm半导体激光器量子阱设计与外延生长

设计并外延生长了具有高温度稳定性的InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器,用于解决852 nm半导体激光器在高温环境下工作时的波长漂移问题.基于理论模型,计算并模拟对比了InAlGaAs,InGaAsP,InGaAs和GaAs量子阱的增益及其增益峰值波长随温度的漂移,结果显示,采用In0.15Al0.11Ga0.74As作为852 nm半导体激光器的量子阱可以使器件同时具有较高的增益峰值和良好的波长温漂稳定性.使用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)外延生长了In0.15Al0.11Ga0.74As/Al03Ga07As有源区,通过反射各向异性谱(RAS)在线监测和PL谱研究了InAlGaAs/AlGaAs界面的外延质量,实验证明了通过降低生长温度和在InAlGaAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得InAlGaAs/AlGaAs陡峭界面.最后,采用优化后的外延生长条件,研制出了InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器.实验测试结果显示,其光谱半高宽为1.1 nm,斜率效率为0.64 W/A,激射波长随温度漂移为0.256 nm/K.理论计算结果与实验测试结果相吻合,证明器件性能满足在高温环境下工作的要求.     

880nm半导体激光器列阵及光纤耦合模块

为了使半导体激光泵浦Nd∶YVO4固体激光器能获得大功率、高光束质量、线偏振的激光输出,利用PICS3D软件设计了InGaAs/GaAs应变量子阱结构,制作了发射波长为880 nm的大功率半导体激光器列阵。该激光器列阵激射区单元宽为100μm,周期为200μm,填充因子为50%,激光器列阵CS封装模块室温连续输出功率达60.8 W,光谱半高全宽(FWHM)为2.4 nm。为进一步改善大功率半导体激光器列阵的光束质量,增加半导体激光端面泵浦功率密度,采用阶梯反射镜组对880 nm大功率半导体激光器列阵进行了光束整形,利用阶梯镜金属表面反射率受近红外波长变化影响小的特点,研制出高稳定性、大功率光纤耦合模块。模块输出功率为44.9 W,光-光耦合效率达73.8%,尾纤芯径Φ为400μm,数值孔径(NA)为0.22。     

850 nm 垂直腔面发射激光器列阵

为了解决垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵中金丝难以键和和电流注入不均匀的问题,提出了一种非闭合型VCSEL列阵结构。该结构通过腐蚀非闭合环形凹槽形成器件台面,从而简化了工艺步骤,减少了器件的损伤。分别对2×2,3×3,4×4阵列的850 nm 非闭合型顶发射VCSEL器件进行了测试和分析,结果显示其室温连续输出功率分别达到80,140和480 mW;阈值电流分别为0.15,0.25和0.4 A;平行方向和垂直方向上的远场发散角分别为9°和9.6°,13.5°和14.4°,15°和14.4°。在脉宽为50 μs、重复频率为100 Hz 时,最大输出功率分别为90,318和1 279 mW;阈值电流分别为0.2,0.5和0.7 A。分别测试了芯片在封装前后的功率曲线,发现芯片在封装之后的热饱和电流要远远高于封装之前,从而说明良好的封装技术可以提高器件的散热效率,降低器件内部发热对器件性能的影响。     

用非线性量子阱红外光电探测器对超短脉冲进行自相关测量

德国和加拿大的科研人员已联合研制出一种非线性特性已经优化了的量子阱红外光电探测器。这种探测器的三个等距能级产生的巨共振线性度使得光电流在光强度低达0．1W／cm^2时仍与平方功率有关。探测器中的双光子效应可用来对皮秒级的超短红外脉冲进行自相关测量。这种基于GaAs的量子阱红外光电探测器具有一个20周期的激活区，     

用量子阱中的量子点探测热红外光子

工作于 8μm～ 1 2 μm大气窗口的直接带隙 Hg Cd Te成像器可用来遥感活着的动物、暗火和其它发热的物体。然而 ,这种成像器很难做到让所有的像元都具有均匀的响应。目前 ,美国新墨西哥大学、空军研究实验室和陆军研究实验室的研究人员采用一种新的方法 ,并利用成熟的砷化镓工艺来制作探测器 ,从而获得了均匀的响应。这种探测器是用置于一个 In Ga As量子阱中的一些量子点制成的 ,而量子阱则位于一个 Ga As矩阵之中。量子点的尺寸仅为数纳米 ,它们以约为 1× 1 0 -1 1点 /cm2的面积密度 (相当于每点一个电子 )分布在量子阱中。研究过不…     

生长在InP上的InAs量子点红外光电探测器

诸如量子阱红外光电探测器之类的子带问探测器在红外遥感中已得到广泛使用。经预测，量子点红外光电探测器的性能比量子阱红外光电探测器更好。美国西北大学的研究人员利用低压金属有机化学汽相淀积技术在InP衬底上生长了一种InAs量子点红外光电探测器。该器件结构由多个带有GaAs／AlInAs／InP热垒的InAs量子点叠层组成。其峰值波长和截止波长分别为6．4μm和6．6μm。在77K温度，当偏压为-1．1V时，该器件的探测率达到了1．0×10^10cm·Hz^1/2／W。     

微型铷原子钟专用795nm垂直腔表面发射激光器

针对铷(87 Rb)原子钟激励光源微型化和高温工作的特殊需求,设计并制备了对应铷原子能级跃迁的795nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)。首先,根据k·p理论计算了InAlGaAs/AlGaAs量子阱的价带能级和材料增益,得到最优的量子阱组分和厚度;然后,采用一维传输矩阵方法设计了795nm波段的布拉格反射器(DBR),根据完整结构VCSEL器件的驻波场分布设计了掺杂分布;最后,采用金属有机气相外延(MOVPE)技术生长了优化的795nm VCSEL外延结构,并制备了氧化限制型非闭合台面结构的795nm顶发射器件。实验显示:封装后的75μm口径器件可在室温至85℃范围内连续工作,最高功率为17mW,激光光束呈圆形,发散角为15°,激射波长的温漂系数为0.064nm/℃;在温度为52℃、注入电流为100mA时,激射波长位于794.7nm(对应铷原子钟需要的波长),基本满足铷原子钟激励光源对波长稳定和高温工作的要求。     

980nm高功率垂直腔面发射激光列阵的单元结构优化

为了提高980 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵的整体性能,对列阵单元器件的分布布拉格反射镜(DBR)的反射率进行了优化.分析了DBR的反射率与阈值电流,输出功率及转换效率之间的关系,在维持较低阈值电流的前提下适当调节了N-DBR的反射率,使单元器件斜率效率得到了有效提高,进而改善了VCSEL列阵的整体输出特性...     

1024×1024GaAs量子阱红外光电探测器成像列阵

美国哥达德空间飞行中心、陆军研究实验室及喷气推进实验室的研究人员通过合作，已研制出一种1024像素×1024像素8．4pm～9．0pm红外焦平面列阵。这个具有1M像素的探测器列阵是一个混成器件，它是通过用点焊方法将洛克韦尔公司出品的TCM8050硅读出集成电路焊接在一个GaAs量子阱红外光电探测器列阵上制备而成的。研究人员将该列阵装入一个成像系统，     

大功率垂直腔面发射激光器列阵的串接结构

为了在不提高驱动电流的前提下增大垂直腔面发射激光器的输出功率,提出了一种将多个垂直腔面发射激光器芯片串接在一起的结构.首先,将垂直腔面发射激光器芯片焊接在氮化铝陶瓷热沉上,接着用金丝引线的方法以串联方式将芯片连接在一起.分别测试了串接4个、2个和单个芯片器件的微秒脉冲输出功率和纳秒脉冲输出功率,其分别为775,416,...     

VCSEL直接倍频蓝光固态激光器的研究

980 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)采用直接倍频和在复合腔中倍频两种方式实现了490 nm蓝光输出。整形采用0.23p@980nm的自聚焦透镜(GRIN lens),倍频晶体选择非线性系数相对较大、允许角相对较宽的LBO晶体。在VCSEL输出功率为530 mW时,选取透过波长为980 nm、长度为0.23 pitch的自聚焦透镜整形,倍频晶体选择2 mm×2 mm×5 mm的LBO晶体,输出了50 μW的490 nm蓝光,在增加了曲率半径R=50 mm的外腔镜后得到了70 μW的490 nm蓝光。     

利用XPS研究紫外光激发下GaAs晶片表面氧化反应

本文用XPS分析紫外光激发氧化反应后砷化镓表面的化学组成和氧化层厚度。发现,紫外光激发下,GaAs表面生成氧化膜,同时清除表面污染碳。氧化膜中的镓砷比可以与基体完全保持一致。用此方法获得具有一定的化学稳定性的,适合于器件制备的钝化层。发现紫外光激发的砷化镓表面氧化反应的实质是光催化反应。用“紫外光/臭氧处理法”处理的GaAs晶片,可使器件性能得到改善     

基于VCSEL的自混合振动传感的研究

提出了一种基于VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser)的自混合效应的激光测振方法。单模VCSEL测振系统具有精度高、功耗低和结构简单等优点,在信号处理方面,利用短时傅立叶变换对多普勒信号进行频谱分析,提高了系统噪声适应能力和信号处理速度;利用比值校正和小波变换相结合的方法提高系统测振精度。试验证明,位移误差低于1%,实现了振动位移和速度的精确测量。     

基于DC/DC变换的光伏系统最大功率跟踪系统仿真

光伏电池的输出功率受外界环境的影响,具有非线性特征,其最大值只存在于某一特定点.为了提高系统效率,有必要通过最大功率跟踪(MPPT)的控制方法来实现对其输出功率进行跟踪控制.在分析传统的干扰观察法的工作原理后,提出了自适应占空比观察法,克服了传统定步长跟踪算法的缺点.在光伏电池的输出伏安特性和数学模型基础上,通过Mat...     

垂直腔面发射激光端面泵浦的高能量调Q Nd:YAG激光

采用垂直腔面发射激光端面泵浦Nd∶YAG获得了高能量的1 064 nm调Q激光输出。与边发射半导体激光相比,垂直腔面发射激光具有各向发散角相同、波长随温度漂移小等优点,更适合用作泵浦源以产生高效率、结构紧凑的激光。泵浦能量为200 mJ时,产生了最高45 mJ的1 064 nm激光输出,光光转换效率达到22.5%,激光脉宽为8 ns,发散角为1.2 mrad。基于模拟计算优化了Nd3+掺杂浓度,通过采用低浓度的Nd∶YAG晶体减小泵浦端面增益,从而有效抑制了影响调Q激光能量提高的自激振荡,为获得高能量的端面泵浦调Q激光输出提供了有效的技术手段。     

808nm高亮度半导体激光器光纤耦合器件

针对单个808nm单管半导体激光器输出功率低,采用端面泵浦方式对光纤激光器进行泵浦时受到限制的问题,本文利用空间合束技术制成高亮度半导体激光器光纤耦合模块来提高808nm单管半导体激光器泵浦掺Nd3+双包层光纤激光器的效率。首先,通过微透镜对每个单管半导体激光器进行快慢轴准直;然后,使用反射棱镜对每个激光器发出的光进行空间合束;最后,利用自行设计的扩束系统将合束后的光束进行扩束,聚焦进入光纤,从而极大地提高光纤耦合模块的亮度。实验中将4只连续输出功率为5W的单管半导体激光器发出的光束耦合进芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.2的光纤,当工作电流为5.8A时,通过光纤输出的功率为15.22W,耦合效率达到74%,亮度超过1.4MW/cm2.sr。