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。     

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。     

垂直腔面发射激光器热场特性分析

应用格林函数方法计算了增益波导垂直腔面发射激光器的热传导方程,分析了电流扩展、材料参数和工作条件对温度分布的影响。计算结果表明,电流扩展是影响这种激光器热场特性的主要因素,降低阈值电流是减小温升的有效方法。     

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…     

耦合垂直腔面发射激光器的耦合特性理论分析

确定耦合垂直腔面发射激光器中两腔光子之间的耦合关系是分析其工作特性的基础.本文利用边界条件,结合激光器中间DBRs层的耦合传输矩阵,推导出了不同激射波长工作时,两腔内光场应满足的方程,由此得到两腔光子之间的耦合因子,研究了腔内载流子浓度对耦合因子的影响.     

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。     

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.     

980nm大功率垂直腔底发射激光器

报道980nm大功率底发射垂直腔面发射激光器的结构、研制及器件的阈值电流、输出功率和光谱特性．在室温(24℃)下，5A连续电流工作时，出光孔径400μm的器件激射波长为984．1nm，输出功率达到1．42W，是目前所能见到报道中最高的．研究了出光孔径600μm的器件在连续工作时，激射波长、光谱半高宽随注入电流的变化以及在重复频率100Hz，脉冲宽度50—1000μs条件下的输出功率、效率与注入电流的关系．     

外部光反馈作用下垂直腔面发射激光器的电光特性

研究了外部光反馈对垂直腔面发射激光器（VCSELs）电光特性的影响。通过计算光反馈参数对比了VCSELs与边发射激光器（EELs）的光反馈灵敏性。基于复合腔理论计算了存在外部光反馈时垂直腔面发射激光器的阈值电流及斜率效率等电光特性参数。实验结果表明,分布布拉格反射镜（DBR）反射率不同的VCSEL,在反馈率为10%的外部光反馈作用下,其阈值电流及斜率效率发生了不同程度的变化。实验结果有效验证了理论计算的结论。     

Light-current characteristics of vertical-cavity surface-emitting lasers with external optical feedback

The influence of external optical feedback (OFB) on the light-current characteristics of the vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) was investigated theoretically and experimentally. By calculating the OFB sensitivity parameter, the OFB sensibility of the VCSELs was compared with the edge emitting lasers. Based on the compound cavity theory, the light-current characteristic parameters of the VCSELs with external OFB, such as the threshold current and the slope efficiency, were calculated. The experimental results indicated that the threshold current of the VCSELs with different DBR reflectivities decreased to different degrees, accompanied with a decrease of slope efficiency when under 10% feedback ratio of the external OFB, which is in good agreement with the theoretical calculation.     

光子晶体垂直腔面发射激光器特性研究

本文介绍了光子晶体垂直腔面发射激光器的制备工艺、工作原理、基本特性和研究进展,重点评述了光子晶体垂直腔面发射激光器的优良特性及应用前景.我们认为光子晶体垂直腔面发射激光器是一种新型的半导体激光器,它具有大出光孔径、较高的出光功率、稳定的单模、多芯传输等特点,而且具有优良的热特性和高速调谐特性,可在二维光信息处理的GaAs基近红外波段激光器、面阵集成等方面具有很大的应用潜力.     

长波长垂直腔面发射激光器开关及双稳特性

为了研究垂直腔面发射激光器偏振转换特性,基于自旋反转模型,数值研究了正交光注入下1550nm垂直腔面发射激光器频率诱导偏振开关及双稳特性。结果表明,在正交光注入下,连续改变注入光与激光器光场内x线性极化模的频率失谐可诱导产生两类偏振开关和偏振双稳现象,且注入光强与偏振电流的变化都显著影响双稳宽度和激光器的输出特性;合理选择操作条件,可实现对1550nm垂直腔面发射激光器频率诱导偏振开关及双稳的控制。这一结果对垂直腔面发射激光器在全光开关和全光存储等领域的应用具有参考价值。     

Mesa-size dependence characteristics of vertical surface-emitting lasers

The vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) is the most suitable light source for many optoelectronic applications because of its planar nature. The design of large VCSEL arrays requires accurate modeling of device characteristics. In this paper, we present a thermal model to analyze the dependence of VCSEL threshold current and light-output characteristics on aperture size. For both 850-nm and 980-nm VCSELs, a linear dependence of threshold current on device area is observed for oxidized aperture sizes with diameters between 5 μm and 25 μm. Good agreement between theoretical and experimental light-output characteristics is observed using a simple thermal model.     

Metalorganic vapor phase epitaxial growth of all-AlGaAs visible (∼700 nm) vertical-cavity surface-emitting lasers on misoriented substrates

We present a study on the growth of visible (∼700 nm) vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) by metalorganic vapor phase epitaxy. The structure was based on AlGaAs for both the quantum well active region and the distributed Bragg reflectors. Photoluminescence intensity from AlGaAs quantum wells was optimized vs the substrate misorientations from the (100) surface. The doping efficiency for n-type by Si and p-type by C was studied as a function of the substrate misorientation and the growth temperature. High-quality VCSEL materials were grown on (311)A substrates. The structure was processed by selective oxidation, and high-performance VCSELs emitting at ∼700 nm were achieved in a continuous-wave mode at room temperature.     

Vertical-external-cavity surface-emitting lasers and quantum dot lasers

The use of cavity to manipulate photon emission of quantum dots (QDs) has been opening unprecedented opportunities for realizing quantum functional nanophotonic devices and quantum information devices....     

垂直腔面发射激光器DBR结构参数的优化设计

采用光学传递矩阵法 ,研究了生长偏差对分布布拉格反射 (DBR)结构反射特性的影响 ,并探讨了两种DBR结构改进方案。结果表明 ,周期厚度偏差将使DBR反射谱发生较大偏移 ,在相位匹配条件下减小高折射层厚度可以降低DBR吸收损耗、提高反射率 ,反向改变顶层和底层DBR周期厚度可以提高垂直腔面发射激光器边模抑制比     

垂直腔面发射激光器新型结构的特性比较

通过对一种微分量子效率可以大于1的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,以及由此设计出的阈值电流更小、输出功率更大的器件与普通结构在反射率及注入电流都相同的条件下输出功率大小的比较及阈值电流密度大小的比较,从而在理论上证实了这种VCSELs新型结构的优势。