高效率半导体激光器波导层掺杂的优化设计

为获得高效率半导体激光器,理论分析并计算了p型波导层四种不同掺杂浓度分布对器件内损耗、串联电阻、阈值电流以及电光转换效率的影响,由此优化了p型波导层的掺杂浓度分布和厚度。根据计算及优化结果,p型波导层采取线性s杂分布,厚度为0.45μm,制备了腔长1200μm的980nm半导体激光器,其阈值电流为324mA,内损耗为1.62cm-1,串联电阻为136mΩ。当输入电流为1.98A时,激光器的斜率效率和输出光功率分别为1.05W/A和1.74W,对应的电光转换效率从未优化时的54.6%提高到58.4%。     

InGaAsP/InP DH激光器伏安特性、串联电阻和热阻随温度的变化

测量了1.3μm InGaAsP/InP DH激光器在-40℃～+62℃温度范围内的伏安特性。发现电流-电压关系可写成I=I_(01)exp(AV)+I_(02)exp(qV/nKT),A和n与温度T只有很微弱的依赖关系。在该温度范围内,对氧化物条形激光器,A值在14～19之间。氧化物条形和质子轰击条形激光器的n值基本都是2,但有一个激光器的n值在1.55～1.72之间。在电流的线性区间计算了微分串联电阻,发现在-40℃～+62℃的范围内其数值随T略有增加。利用V-I特性曲线得出了一定电流下的V-T曲线,求出了V-T曲线的斜率并计算了热阻R_T。发现在该温度范围内R_T基本不随T发生变化。最后对实验结果进行了初步的讨论和分析。     

垂直腔面发射激光器的温度模型

针对垂直腔面发射激光器提出了一种改进的温度模型.该模型建立在半导体激光器Tucker模型的基础之上,通过令器件的寄生电阻和反向饱和电流受温度控制,来模拟激光器的输入特性(Ⅴ-Ⅰ特性),通过引入温度控制的泄漏电流来模拟激光器的输出特性(L-I特性).模型的参数提取可以基于Tucker模型,并能方便地应用到HSPICE电路仿真软件中,通过对比可以发现,仿真结果和测试结果吻合得很好.     

垂直腔面发射激光器的温度模型

针对垂直腔面发射激光器提出了一种改进的温度模型.该模型建立在半导体激光器Tucker模型的基础之上,通过令器件的寄生电阻和反向饱和电流受温度控制,来模拟激光器的输入特性(Ⅴ-Ⅰ特性),通过引入温度控制的泄漏电流来模拟激光器的输出特性(L-I特性).模型的参数提取可以基于Tucker模型,并能方便地应用到HSPICE电路仿真软件中,通过对比可以发现,仿真结果和测试结果吻合得很好.     

质子轰击条形GaAs—Al_(0.3)Ga_(0.7)AsDH激光器的增益特性

一、引言在半导体激光器的各种特性和参数中,最经常遇到的测量是阈电流密度和微分量子效率,它们是表征器件性能的最重要的参数之一。激光器有源区中,光增益达到谐振腔总损失时,激光器便建立了受激光振荡。注入式激光器的光增益是由正向注入电流产生,光增益是表示通过单位长度有源材料光子能量的相对增加量,它与材料的带尾结构、导带电子的分布和晶体的完整性或缺陷等有关,增益特性还与异质结界面的晶格匹配、有源区少子注入效率、器件结构等有关。激光器的光增益特性直接影响着阈电流密度的大小,此外激光器波导和谐振腔总损耗的大小,也直接影响激光器的阈电流密度和微分量子效率。通过对激光器增益特性的测量可以检定有区材料的性能、波导谐振腔的质量和界面的好坏。     

大功率660 nm半导体激光器的电流电压特性

利用Zn扩散形成非吸收窗口技术,制备了大功率红光660 nm半导体激光器。对封装后的器件进行电流电压(I-V)特性测试。由于材料本身串联电阻的影响,半导体激光器的I-V曲线不再符合理想二极管I-V特性方程。通过数据拟合,得到半导体激光器的串联电阻约为0.5Ω。测试中还发现了两种异常I-V曲线,分别源于器件并联电阻及寄生二极管的影响。对每种I-V曲线建立了电路模型,并推导了I-V特性方程。分析认为制作过程中的金属工艺、烧结工艺和Zn扩散工艺等都会影响半导体激光器的电流分布及I-V特性。I-V特性测试可以用于半导体激光器的工艺监控与失效分析等。     

5000小时室温连续激射GaAs/GaAlAs双异质结激光器

简述了所研制的质子轰击条形双异质结激光器的结构和工艺。在直流正向电流下对激光器性能进行了测试分析,大部分激光器的阈电流I为50～150毫安,微分量子效率η_d为30～70％,部分激光器得     

新型垂直腔面发射激光器的最优化设计模式

本文通过提出具有优点为微分量子效率可以大于l的一种新型多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)结构，可得到阈值电流更小、输出功率更大的器件。同时，通过对这种器件功率效率的分析，总结出针对这种新型结构的以固定工作电流及串联电阻为参数的最优化DBR反射率公式，并且就功率效率与工作电流、串联电阻及反射率的关系进行了讨论，这将对器件的合理设计以及器件制备具有实质性的指导作用。     

半导体激光器电噪声与非辐射复合电流的相关性

测量了50余只980 nm InGaAsP/InGaAs/AlGaAs双量子阱高功率半导体激光器的低频电噪声及其V-I特性。结果表明,小注入情况下,980 nm半导体激光器的低频电噪声主要表现为1/f特性,并与器件的表面非辐射复合电流有着良好的对应关系。     

干涉法测量半导体激光器波长

本文给出了一种用于测量低功率半导体激光器波长的新方法,测量精度可小于0.2nm。用此方法对GaAlAs半导体激光器的发射波长和模特性进行了测试和分析,得到了GaAlAs半导体激光器波长随工作电流和温度的变化关系。     

高效率大功率连续半导体激光器

从大功率半导体激光器的工作机理出发,对影响激光器电光转换效率的主要因素,如激光器的斜率效率ηd、阈值电流Ith、开启电压V0、串联电阻Rs以及工作电流I等进行了分析,进而讨论了提高电光转换效率的主要技术途径。通过对应变量子阱大光腔激光器外延材料开启特性的优化、大功率激光器芯片横向限制工艺的改进以及对大功率微通道热沉制作等技术的研究,制作了808nm连续半导体激光器阵列。在工作电流140A时,阵列工作电压为1.83V,输出功率145W,电光转换效率达到56.6%。     

最优化方法分析GaAs MESFET串联电阻

提出了由实测数据采用最优化分析技术给出 GaAs MESFET串联电阻的新方法.在数据处理中,考虑了部份沟道电阻贡献与栅电流有关.使用本方法计算程序的机助测试系统可迅速正确地给出结果.     

冲击电流驱动下半导体激光器的快速响应研究

基于半导体激光器的单模速率方程,采用典型参数对其进行建模仿真,仿真结果表明:半导体激光器在初期的光子受激辐射速率随着注入电流的增大而增加,上升时间随着注入电流的增大而减少。但对于固定功率限制范围的半导体激光器,不能通过直接增大注入电流来减少上升时间,考虑到半导体激光器的发热问题,提出了一种在正常脉冲发光电流前端加入冲击电流来减少半导体激光器发射脉冲上升时间的方法,保证了半导体激光器的稳定输出。通过仿真对该方法进行验证,并对型号为PLTB450B半导体激光器进行了测试。仿真结果与测试结果均表明:通过加入冲击电流的方法,可以大大减少固定功率的半导体激光器发射脉冲的上升时间。     

GaAs—Al_(0.3) Ga_(0.7)As DH激光器近场光谱的测量研究

一、引言近几年来,GaAs-Al_xGa_(1-x)As DH激光器输出特性的非线性受到许多作者的重视。在我们研制的部份DH激光器中,L-I特性也出现各种不同程度的非线性扭折。在这些器件中,可以观察到近场分布有多个峰和光谱特性随电流增加出现多组纵模。这种近场的多峰和光谱的多组纵模是激光器均匀激射产生高阶横模,还是有源区不均匀而产生丝状激射,这对某些激光器往往是模糊不清而不易区分的。为了进一步搞清光谱和近场分布的关系,以及与扭折的联系,我们进行了分谱近场分布和分区光谱特性的测量。并且还测量了激光器总光谱特性随电流的变化和分谱L-I特性,以及近场分布随电流的变化和分区L-I特性。     

MgO掺杂对ZnO基线性电阻陶瓷性能的影响

以ZnO为基添加Al2O3和MgO制备了导电陶瓷;研究了MgO掺杂含量对ZnO陶瓷电阻率、电阻温度系数和相对密度的影响;测试分析了ZnO导电陶瓷在室温小电流时的伏安特性.结果表明,ZnO-Al2O3-MgO系陶瓷具有线性的伏-安(V-I)特性;添加MgO能增大电阻率且可改善电阻温度系数,当x(MgO) =5％时,小电流电阻率为178 Ω·cm,电阻温度系数为－1.5×10-3/℃;适量的MgO含量有利于烧结致密化.     

基于载流子注入产热机制的半导体激光器热模型分析

为解决常用经验计算公式参数复杂、产热项考虑不足等问题,采用优化的激光器热模型分析了激光器连续工作时有源区温度的变化并进行了实验验证。通过分析有源区注入载流子产热机制,建立了替代传统的热源计算公式的经验计算公式,考虑了载流子通过激光器内部渐变异质结时的势垒电阻以提高焦耳热计算精度。制作了电极尺寸为10μm、台面尺寸为20μm的半导体激光器件并对器件热特性进行了模拟。由于未考虑热载流子注入效应,利用传统经验公式得出的有源区热功率密度比提出的优化模型偏低,因而理论模拟的器件内部温升也偏低。对激光器出光特性进行测试,推导出不同注入电流下激光器内部有源区的温升。测量与理论分析对比表明,采用经验公式得出的结果比实际测试结果偏低,而优化的热模型解决了该问题,利用该方法得出的有源区温升与测试结果最大偏差仅为0.2K,且温升随注入电流的变化趋势一致。     

高功率半导体激光器和二极管抽运固体激光器

1　引言1 .1　二极管激光器转换效率的基础总效率是所有高功率器件的重要问题。半导体激光器的高效率极其重要 ,因为其主要参数 (首先是阈电流和微分量子效率 )对温度非常敏感。简单激光二极管的输出功率为Pop =ηiln( R1 R2 ) - 1 / 2 [αi L ln( R1 R2 ) - 1 / 2 ]- 1( hω/e) ( I - Ith)其中 hω为光子能量 ,ηi为内部效率 ,αi为光损耗系数 ,L为腔长 ,R1 、R2 为反射系数 ,I为抽运电流 ,Ith 为阈值电流。总效率通常由下式决定ηt=Pop/Pel =Pop/[I( Vj IRs) ]其中 Vj为结电压 ,Rs为串联 (残余 )二极管电阻。对于高总效率的激…     

接地线的搭接

人们通常把电气设备接地点的对地电压与人地电流之比叫做接地电阻。接地电阻是由导体的自身电阻、导体与导体的接触电阻和流散电阻组成。导体自身电阻都很小,接触电阻与导体的搭接方式、搭接点的腐蚀程度有关,流散电阻与土壤的电阻率、湿度及接地体的几何形状、敷设方式等因素有关。     

高效率808 nm激光器的数值模拟研究

分析了提高激光器电光转换效率的几种途径,认为降低激光器工作电压、串联电阻和阈值电流可以提高激光器转换效率.分别对Ga0.5InP和AlxGaAs对称波导激光器进行了模拟,结果表明,AlxGaAs材料体系(AlxGaAs/AlxGaAs/InGaAsP)激光器的各种参数均优于Ga0.5InP材料体系((AlxGa)0.5InP/Ga0.5InP/InGaAsP)激光器,并在模拟的基础上制备出了相应的激光器.依据模拟结果和器件结果分析得出,增大波导层掺杂浓度可以降低激光器的工作电压和串联电阻;改变波导层组分为渐变值时可降低激光器阈值电流,从而增大激光器转换效率.     

近室温光伏(Hg,Cd)Te探测器温差电流的研究

本文研究近室温光伏(Hg,Cd)Te探测器测试回路中的温差电流。研究结果表明,干冰温度下,温差电流往往比短路电流大得多。因而,在借助V-I曲线分析近室温光伏(Hg,Cd)Te探测器参数时,务须考虑温差电流的影响。