高可靠性大功率808 nm半导体激光器

研制了一款基于AlGaInAs/AlGaAs应变补偿量子阱大光腔结构的808 nm半导体激光器.采用金属有机物化学气相沉积方法外延生长,在超高真空环境下进行圆片解理,然后原位沉积钝化膜,最后在镀膜机内沉积增透膜和高反膜,避免了激光器腔面在空气中解理容易使其被空气中的氧和碳等杂质污染.对封装好的半导体激光器进行了电光特性测试.测试结果表明,器件的波导宽190 μm、腔长4 mm,25℃时的阈值电流为1.5A,12 A直流驱动下的输出功率达到12.47W,最高电光转换效率为61.3％,腔面没有出现灾变性光学烧毁.器件的快轴发散角为28°,慢轴发散角为8°.器件在45℃、14A的驱动电流下工作8000 h没有失效,并由此推算器件在25 ℃、12A的恒流驱动下,寿命大于100000 h.     

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士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士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.     

高功率793 nm半导体激光器

针对掺铥光纤激光器泵浦源的需求,研制了波长为793 nm的高功率半导体激光芯片和尾纤耦合模块。激光器外延采用了非对称大光腔的波导结构,降低了模式损耗,波导采用无铝的GaInP材料,结合真空解理钝化工艺提高了腔面损伤阈值。通过外延结构和腔面镀膜的优化,研制的激光器单管输出功率达到12 W@11A,在输出功率8 W时通过了300 h老化测试。采用7只单管制备了尾纤耦合模块,耦合至100 μm NA.0.22光纤中,输出功率为40 W@7A,电-光效率为49.5%@40 W。     

980nm半导体激光器远场特性的优化

制作小功率半导体激光器时,为了减小阈值电流,提高斜率效率,一般都采用深腐蚀法形成脊形结构以克服电流横向扩展.但是由于工艺的原因,往往使得激光器远场特性恶化,特别是水平发散角θ//形成多瓣.研究发现这与光刻工艺有着重要关系,并利用自对准自然解理边形成TiAu欧姆接触方法克服了此现象,改善了远场特性.     

405nm半导体激光器

Photonic Products公司的Sanyo405nm半导激光器能提供20mW、45mW或者85mW的能量输出。DL-4146—101S能输出20mW的光学能量,阈值电流26mA,典型的工作电流为35mA,工作电压4．8V,监控输出电流0．2mA。DL-5146—101S型号提供45mW能量输出,阈值电流为35mA,典型工作电流70mA,工作电压5．2V,监控输出电流0．3mA。最后,85mW的DL-7146—101S激光器,阈值电流为45mA,典型工作电流110mA。工作电压5．4V,监控输出电流0．3mA。     

808 nm半导体激光器的温度特性

用波长漂移法测试了808 nm半导体激光器额定功率分别为1 W,2 W,3W的器件在不同的输出功率下的热阻,得到额定功率为1 W的器件在输出功率为1 W时的热阻最小为4.28 K/W,额定功率为2 W的器件在输出功率为2 W时的热阻最小为5.45 K/W,额定功率为3 W的器件在输出功率为3 W时的热阻最小为5.5 K/W。并对额定功率为3 W的器件在不同的占空比下进行了测试,0.5%占空比脉冲条件下温升相当于持续条件下温升的19.6%。并用ANSYS模拟了器件温度随时间的变化,得出脉冲的特点是1 ms温升就能达到稳态的50%,0.1 s就能达到稳态的95%以上。     

带非吸收窗口的大功率657 nm半导体激光器

在激光器腔面处制作非吸收窗口(NAW)可以有效地减少光吸收,防止激光器过早出现光学灾变损伤(COD),是提高大功率半导体激光器的功率特性的重要手段之一.采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术二次外延生长了大功率657 nm红光半导体激光器结构,通过闭管扩散Zn的方法在腔面附近制作了非吸收窗口.实验发现扩散温度550 ℃,扩散时间[20 min时,得到的非吸收窗口最为有效,激光器连续工作的无扭折输出功率大于100 mW,超过常规的无窗口结构激光器的最大输出功率的两倍,激光器的斜率效率提高了23%.测量该类器件的温度特性发现,环境温度为20～70 ℃时,其输出功率均可大于50 mW,计算得到激光器的特征温度约为89 K,波长增加率约为[0.24 nm/℃.     

带间耦合多有源区大功率980nm半导体激光器

提出利用隧道结实现带间耦合再生多有源区大光腔大功率的半导体激光器。该激光器能够在小的电流下输出大的光功率；同时可以使出光端面成倍增加，减少了端面光密度，克服端面灾变性毁坏（COD）。由于耦合形成大光腔，提高了光输出的质量。制备4个有源区带间耦合大功率980nm半导体激光器。在2A注入电流下输出功率5W，阈值电流172mA，斜率效率3.24w/a，阈值电流密度273A/cm^2。     

用于氦原子泵浦的1080nm半导体激光器

ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ 应变量子结构半导体激光器有其特有的波长输出范围,介绍了１ ０８０ ｎｍ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ 应变量子阱激光器的结构、典型的特性参数及其用途。     

高功率1060 nm半导体激光器波导结构优化

针对高功率1060 nm半导体激光器的外延结构,分析了影响器件功率进一步提高的原因.根据分析,优化了激光器的量子阱结构和波导结构,并理论模拟了波导宽度对模式和输出功率的影响.根据不同模式的光场分布,对量子阱有源区的位置进行了优化,并设计了非对称、宽波导结构.对不同模式的限制因子进行了计算,结果表明,优化后的非对称波导结构能够在降低基模的限制因子的同时,增加高阶模式的损耗.     

1940nm半导体激光器系统

长春新产业光电技术有限公司推出了1940nm半导体激光器,输出功率为1000mW,发散角〈3mrad,出光孔光斑5mm×8mm,功率稳定性好,波长稳定性高,可靠性高,经济实用,并具有输出功率可控功能;该波长的光纤耦合激光系统输出功率可达8W。     

1064nm DBR半导体激光器结构的研究

本论文主要在DBR光栅结构的设计和制备工艺方面开展了系统地研究工作,采用MOCVD系统对1064nm半导体激光器外延结构进行生长,通过湿法腐蚀工艺制备出了3.5μm宽的脊形波导.在DBR光栅制备过程中,采用325nm全息曝光系统对脊形波导进行全息光刻,并利用ICP干法刻蚀,制备出光栅的周期结构.     

808 nm半导体激光器烧结工艺的研究

研究了808 nm半导体激光器烧结过程中容易出现的"爬"铟现象,根据实验室的实验条件,采用了侧壁氧化结构来解决这个问题.制作了普通结构和侧壁氧化结构的激光器,烧结测试后发现:侧壁氧化结构的管芯烧结成品率可以达到95%以上,比普通结构的烧结成品率提高了20%.再将这两批管芯在500mA下老化测试,发现:侧壁氧化的管芯寿命明显长于普通结构的管芯.     

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.     

980 nm半导体激光器的模场分布

结合980nm半导体激光器的特点，通过对高斯光束的发散特性的分析，得到激光器的模场分布特点。为提高980nm半导体激光器与光纤的耦合提供理论基础。     

456nm半导体蓝激光眩目效应研究

为了探讨蓝激光眩目效应量效关系,利用视网膜电流图研究456nm半导体蓝激光照射兔眼的眩目效应,通过视网膜电流图b波振幅恢复时间评价蓝激光致眩效果,绘制剂量-恢复时间曲线,并通过眼底照相机观察激光辐照后的视网膜损伤情况。结果表明,456nm蓝激光眩目效果明显,视网膜电流图b波振幅的恢复时间随蓝激光辐照剂量的增加而延长,恢复时间与剂量间呈良好的线性关系,辐照后即刻和辐照24h后观察眼底未见损伤。本研究将为蓝激光的眩目应用提供了参考。     

一种高效率的1060 nm半导体激光器设计

设计了一种高效的1060 nm大功率半导体激光器,该激光器包含有源层、波导层和光限制层。其中有源层采用InGaAs/GaAs量子阱（QW）结构,将该层控制在临界厚度范围内,提高腔内量子效率;波导层采用非故意掺杂GaAs材料非对称大光学腔结构,减小空腔损耗;光限制层采用掺杂的Al0.25Ga0.75As材料形成线性的过渡,以减小串联电阻。应用MOCVD对器件结构进行优化,外延,制作和封装测试,获得功率效率为47.4％的1060 nm半导体激光器。实验结果表明,腔内量子效率达到98.57％,腔损仅为0.273 cm-1。在室温下,QCW脉冲条件下制备的器件具有4 mm腔长和100μm条宽的器件,效率达到47.4％,峰值波长为1059.4 nm。