新型垂直腔面发射激光器的研制

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。     

980nm垂直腔面发射激光器的研制

采用低压金属有机化合物气相外延生长技术,应用AlAs/AlGaAs选择性湿氮氧化工艺实现光、电限制,制备出具有一定性能的980nm内腔接触式氧化物限制型顶发射980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL).通过制备不同氧化孔径尺寸的VCSEL,分析了氧化孔径尺寸大小对器件的阈值电流和串联电阻的影响.获得的最小阈值电流为0.8mA,最大光输出功率达8mW.     

980nm垂直腔面发射激光器的研制

采用低压金属有机化合物气相外延生长技术,应用AlAs/AlGaAs选择性湿氮氧化工艺实现光、电限制，制备出具有一定性能的980nm内腔接触式氧化物限制型顶发射980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL). 通过制备不同氧化孔径尺寸的VCSEL，分析了氧化孔径尺寸大小对器件的阈值电流和串联电阻的影响. 获得的最小阈值电流为0.8mA，最大光输出功率达8mW.     

980nm垂直腔面发射激光器的研制

采用低压金属有机化合物气相外延生长技术,应用AlAs/AlGaAs选择性湿氮氧化工艺实现光、电限制,制备出具有一定性能的980nm内腔接触式氧化物限制型顶发射980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL).通过制备不同氧化孔径尺寸的VCSEL,分析了氧化孔径尺寸大小对器件的阈值电流和串联电阻的影响.获得的最小阈值电流为0.8mA,最大光输出功率达8mW.     

垂直腔面发射激光器及其进展

1　引　　言　　光电子技术在网络、存储器等方面的应用与多媒体信息社会的发展息息相关 ,对信息社会的发展始终起着至关重要的作用。在世界范围内的信息基础设施配置中 ,人们对以光纤通信为代表的光电子技术寄予厚望。瞬间传送处理图像等大规模信息技术愈益重要 ,在并行传递空间信息的超并行光传输系统、连接多台计算机或LSI芯片的并行光互连及光并行信息处理系统中 ,新兴的并行光电子技术起主导作用。要实现充分利用光的并行性的系统 ,大规模地进行二维集成化的并行光器件十分重要。为适应这种需求 ,人们开始探索一种新型结构的半导体激…     

垂直腔面发射激光器的研究进展及其应用

垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有常规半导体激光器不可比拟的优点：其光束是园形的,易于实现与光纤的高效耦合;VCSEL的有源区尺寸可做得非常小,以获得高封装密度和低阈值电流;适宜的设计可将激光二极管制成简单的单片集成二维列阵,以实现二维光数据处理所用的激光源;芯片生长后无须解理、封装即可进行在片实验。由于VCSEL的优良性能,从而获得了国内外科技界、企业界的高度关注。本对这种器件的性能、开发现状及应用作简要的概述。     

新型结构垂直腔面发射激光器的研制

为改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性.提高其光电性能,研制了新型辐射桥结构的VCSEL,即采用辐射桥状的电流注入通道取代以往传统结构VCSEL的环形电流注入通道.研究表明辐射桥结构可以降低VCSEL器件的体电阻和热阻,改善器件的模式特性.在同一外延片上,采用相同的工艺制备了辐射桥结构与传统结构两种VCSEL器件,并对两种器件的光电性能进行了对比测试.结果表明,辐射桥结构VCSEL比传统结构的VCSEL微分电阻降低25%,输出功率提高到1.6倍;辐射桥结构的VCSEL具有良好的温度特性与模式特性,80℃时仍能正常激射,60℃时最大输出功率可达17 mW,器件的热阻可达1.95℃/mW;器件单模工作,其总体性能远优于传统结构的VCSEL器件.     

GaN垂直腔面发射激光器研究进展

氮化镓(GaN)垂直腔面发射激光器(VCSEL)在近20年来获得了飞速发展,已成为下一代半导体激光器的研究热点。GaN是制造从紫外波段到绿色波段光电子器件的绝佳材料,而VCSEL具有阈值和发散角小、调制速率高,以及输出光束呈圆对称等特点。首先回顾了基于GaN的VCSEL的发展历史,简要介绍了它的主要应用方向;然后讨论了反射镜与谐振腔设计与制造中的关键问题;接着分析了三种不同结构的GaN VCSEL的散热机理,并分析讨论了优化散热的策略;最后介绍了基于GaN的蓝色、绿色和紫外VCSEL的研究进展及最新思路。     

高斜效率高功率850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器

报道了MOCVD生长的高性能850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器．研制出的氧化直径为9μm的激光器25℃时的斜效率和阈值电流分别为0．82mW／mA和2．59mA，激光器在23mA时输出16mW最大光功率．氧化直径为5μm的激光器25℃时的最小阈值电流为570μA，其最大饱和光功率为5．5mW．     

多量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程分析

依据多量子阱垂直腔面发射半导体激光器（ＶＣＳＥＬＳ）的结构特点,并考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,建立了多量子阱ＶＣＳＥＬＳ的速率方程,并给出了其方程的严格解析解,在此基础之上,讨论了ＶＣＳＥＬＳ的稳态特性,并与普通开腔和三维封闭腔中的结果进行了比较,给出了Ｖ     

高密度排列大功率垂直腔面发射激光器列阵

报道了980nm高密度排列大功率垂直腔面发射激光器列阵的研制.列阵单元为蜂窝状密堆积排列,单元台面直径为70μm,氧化孔径为30μm,相邻单元间隔为100μm.制作了含7,19,37个单元的列阵,讨论了它们的阈值电流和远场特性.在室温连续工作条件下,3种列阵的最大输出功率分别为0.26,0.5和0.6W.其中含37个单元的列阵在6A脉冲电流(脉宽30μs,重复频率100Hz)激发下,输出功率达到1.4W.     

垂直腔面发射激光器特性测试系统研究

根据垂直腔面发射激光器（VCSEL）的工作特性，设计了一种新型的易于实验室普及使用的VCSEL特性测试系统，并对VCSEL进行测试，得到了相关测试曲线。该系统使用方便，成本适中，有重要的实际应用价值。     

垂直腔面发射激光器驻波图样与特性分析

根据电场在激光器腔镜反射的相位特性,研究了在不同腔镜组合情况下垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)几种可能的驻波图样。结果表明,驻波图样与两端反射镜顶层折射率的选择密切相关,有源层中心与驻波波腹的相对位置对VCSEL的限制因子以及阈值特性等有很大的影响。     

分布布拉格反射镜中具有渐变层的垂直腔面发射半导体激光器

报道了分布布拉格反射镜（ＤＢＲ）中具有渐变层的垂直腔面发射激光器的研究结果。器件是采用钨丝掩膜两次质子轰击方法制备的。该方法是目前报道的垂直腔面发射激光器制作方法中最简单的。初步的实验已实现室温宽脉冲高占空比激射，最低阈值为１８ｍＡ，最大峰值功率大于２ｍＷ，激射波长为８７１ｎｍ，串联电阻一般为１００～２００Ω。     

垂直腔面发射激光器的动态特性分析

本文给出了动态的垂直腔面发射速率方程,并由此推出了瞬态下的衰减因子和张弛振荡频率和计算公式,以及小信号调制下的光子、载流子的响应函数表达式。计算结果表明,在瞬态下衰减因子随β的增加明显变大,它使张弛振荡过程变短;在小信号调制下,多量子阱的周期增益结构比一般的垂直腔面发射结构有更大的调制带宽。     

高斜效率高功率850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器

报道了MOCVD生长的高性能85 0 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器.研制出的氧化直径为9μm的激光器2 5℃时的斜效率和阈值电流分别为0 .82 m W/m A和2 .5 9m A,激光器在2 3m A时输出16 m W最大光功率.氧化直径为5μm的激光器2 5℃时的最小阈值电流为5 70μA,其最大饱和光功率为5 .5 m W.     

高斜效率高功率850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器

报道了MOCVD生长的高性能850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器.研制出的氧化直径为9μm的激光器25℃时的斜效率和阈值电流分别为0.82mW/mA和2.59mA,激光器在23mA时输出16mW最大光功率.氧化直径为5μm的激光器25℃时的最小阈值电流为570μA,其最大饱和光功率为5.5mW.     

外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器振荡特性的影响

研究了外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)振荡特性的影响.计算了垂直腔面发射激光器及边发射半导体激光器的光反馈灵敏因子.基于复合腔理论,分析了外部光反馈对垂直腔面发射激光器的阈值电流及微分量子效率等振荡特性参数的影响.实验结果表明,当反馈率为10%时,垂直腔面发射激光器的阈值电流由0.63A下降至0.59A,同时斜率效率和输出功率也有所下降.实验结果和理论分析符合得较好.     

高光束质量新型垂直腔面发射激光器阵列

报道了一种具有新型排列方式的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)阵列.通过调制阵列中各单元直径以及单元间距,得到1 kW/cm2的高功率密度和高斯远场分布,且在工作电流0～6 A内远场发散角均小于20°.阵列山直径分别为200 μm,150 μm和100 μm成中心对称分布的5个单元组成,单元圆心间距分别为250μm和200μm.在室温连续工作条件下.阵列在注入电流4 A时达最大输出功率880 mw,斜率效率为0.3 W/A,具有0.56 A的低阈值电流,微分电阻0.09 Ω.与具有相同出光面积的4×4二维阵列相比,这种新型阵列在出光功率、阈值电流、光谱特性及远场分布等方面均具有优越性.模拟了阵列各单元叠加后的近场远场光强分布,结果表明得到的新型阵列的远场分布与实验结果吻合较好.     

垂直腔面发射激光器

The development and application of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) are summarized in this paper. The emphasis is focused on the high power single and 2-D arrays bottom-emitting VCSELs with a wavelength of 980nm. A distinguished device performance is achieved. The maximum continuous-wave (CW) output power of large aperture single devices with active diameters up to 500μm is as high as 1.95W at room temperature, which is to our knowledge the highest value reported for a single device. Size dependence of the output power, the threshold current and the differential resistance are discussed. A 16 elements array with 200μm aperture size (250μm center spacing) of individual elements shows a CW output power of 1.32W at room temperature.