与单模光纤高效耦合的超辐射二极管优化设计

为了提高脊波导结构的超辐射二极管(SLD)与单模光纤的耦合功率,研究了有源区与脊之间的残留层和上光限制层的厚度对SLD输出功率和近场光斑的影响.考虑了注入载流子横向分布的不均匀,较准确地计算了模式增益.结果表明,通过对残留层和上光限制层厚度的优化,可以有效提高SLD与单模光纤的耦合功率.     

与单模光纤高效耦合的超辐射二极管优化设计

为了提高脊波导结构的超辐射二极管(SLD)与单模光纤的耦合功率,研究了有源区与脊之间的残留层和上光限制层的厚度对SLD输出功率和近场光斑的影响.考虑了注入载流子横向分布的不均匀,较准确地计算了模式增益.结果表明,通过对残留层和上光限制层厚度的优化,可以有效提高SLD与单模光纤的耦合功率.     

锥形微透镜保偏光纤与超辐射发光二极管的耦合

对采用锥形光纤微透镜的保偏光纤与超辐射发光二极管的耦合进行了理论分析.制作出几种不同的微透镜保偏光纤,并对它们进行了耦合试验,找到了制作具有高耦合效率的微透镜保偏光纤的方法.     

一种大功率低偏振度量子阱超辐射发光二极管

设计了一种张应变与压应变相结合的混合应变量子阱结构超辐射发光二极管,研究了TE模和TM模在器件中的模式增益,分析了影响增益偏振性的因素,在此基础上通过改变有源层量子阱的应变类型、应变量以及层数来达到高增益和偏振不敏感性。最后按设计工艺流程生长了芯片,实验结果表明,所设计的SLD芯片单管输出功率在100mA驱动电流下可达3.5mW,出射光谱FWHM约为40nm,20nm波长范围内偏振度为0.3dB,具有较理想的大功率、宽光谱、低偏振度特性。     

超辐射发光二极管的研究进展

超辐射发光二极管(SLD)是一种宽光谱光源,广泛用于光纤陀螺、光学相干断层扫描等领域。高性能SLD要求同时实现大功率和宽光谱输出,航天领域相关应用还要求其具有较高的抗辐射性能。本文从如何实现大功率、宽光谱输出和抗辐射加固等几方面介绍了SLD的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

量子点超辐射发光管研究进展

简要回顾了超辐射发光管(SLD)的发展历史、量子点SLD的提出及优点,介绍了SLD的工作原理、器件结构及表征参数,详细分析了近年来国内外各研究小组在提高量子点SLD性能方面的研究进展。基于自组织量子点的尺寸非均匀分布特征、优化的有源区结构设计以及高的光学质量,量子点SLD目前的研究水平已远远超过量子阱SLD。例如,量子点SLD的输出光谱宽度可达到150nm以上,输出功率可达到百mW量级。简要介绍了SLD在光纤陀螺仪、光学相干断层成像术、光纤通信、宽带外腔可调谐激光器等方面的应用,讨论了量子点SLD研制中存在的问题、解决方法和发展趋势。量子点SLD在展宽光谱和提高输出功率上展示了巨大的潜力,它的成功有力地推动了其他宽增益谱器件的研制。     

1．3μm InGaAsP／InP超辐射发光二极管的低频光、电噪声研究

给出了研制的１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ超辐射发光二极管的低频光噪声和电噪声及其相关性的实验结果。结合电导数、光导数及光谱测试进行了分析和讨论。结果表明．超辐射发光二极管的低频光噪声和电噪声有相关性．其噪声大小与器件材料质量、结构参数及工作条件密切相关。     

808nm高效率激光二极管

目前808nm高效率激光二极管产品的转换效率只有50%左右,还有很大的提升空间。通过提高欧姆接触层浓度、界面渐变和波导层掺杂等方面的外延材料结构优化,减小附加电压和电阻值,设计制作了808nm大光腔应变量子阱外延材料;并制作了200μm发光区标准单管,提取了材料内部参数,材料内损耗iα为0.67cm-1,内量子效率iη为0.88;将圆片解理成2mm腔长的巴条进行腔面镀膜,并烧结成标准单管,25℃下单管电光效率达到61.1%;将巴条烧结到微通道载体上,制作成标准微通道水冷单条阵列,水温15℃110A下输出光功率126.6W,电光转换效率62.77%。     

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%。     

半导体激光器光束耦合效率研究

在远距离无线光通信中,接收点光功率与光束发散角平方成反比。为了获得小的光束发散角和大的功率耦合效率,必须研究光束准直系统与耦合效率的关系。根据非傍轴远场光分布理论,用光线追迹法对半导体激光器光束准直系统中的功率耦合效率进行研究,给出半导体激光器光束耦合效率的计算方法,并进行计算机模拟。这里的研究结果对半导体激光器光束准直系统设计具有一定的指导作用。     

双包层光纤抽运光的微型棱镜侧面耦合法的耦合效率分析

微型棱镜侧面耦合方法是目前双包层光纤抽运光耦合的新方向之一,提出一种新型的棱镜耦合方法,并从理论上计算了该方案的耦合效率。采用几何光学方法分析了影响耦合效率的最主要因素——抽运光束相对于微型棱镜入射端面倾斜角度对耦合效率的影响情况;通过数值计算,证实这种棱镜耦合技术的耦合效率理论上可达到90％。是一种具有优化结构的棱镜侧面耦合法。     

基于光波导的高耦合效率垂直耦合结构设计

针对目前光电印制板(OEPCB)中光电器件与光波导对接的垂直耦合结构耦合效率较低的问题,分析了传统嵌入式45°反射微镜的垂直耦合结构,提出了一种新的垂直耦合结构,经Matlab仿真验证其具有更高的垂直耦合效率。研究表明,新结构对光电对准精度要求不高,受传统PCB制作工艺的层压的高温高压影响更小、便于兼容传统PCB制作工艺。     

倾斜脊形波导集成超辐射光源

在研究倾斜氧化物锥条形集成超辐射光源的基础上 ,增加了脊形波导结构 ,制得了新型的 1 5 μm倾斜结构的InGaAsP/InP集成超辐射光源。发现该倾斜结构脊形波导器件具有较好的抑制激射能力。在可测试范围内 ,在没有蒸镀腔面抗反射膜的情况下 ,未见激射模式的出现 ,大大地提高了超辐射功率的输出。最大峰值功率已达到110mW。     

1310nm大功率高偏振度量子阱超辐射发光二极管

设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管.设计的脊波导出光面TiO2/SiO2四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6,分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响.实验结果表明,在250 mA直流电流驱动下,所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7 mW,出射光谱FWHM约为37.3 nm,光谱纹波系数低于0.15 dB,TE模式输出光强占主导,偏振度约为19.2 dB.     

倾斜结构InGaAsP/InP集成超辐射光源

为提高半导体超辐射器件的输出功率 ,在原有的将超辐射发光管 (SLD)与半导体光放大器 (SOA)单片集成的基础上 ,将器件电流注入区中心轴线倾斜 6° ,制得了 1 5 μm倾斜结构的InGaAsP InP集成超辐射光源。发现这种新型结构的单片集成器件具有抑制激射的功能。在较低的电流注入下 ,得到了 38mW的脉冲超辐射输出功率。其光谱宽度 (FWHM )和平行、垂直于结平面的远场半宽分别为 16nm ,15°和 6 4°。同时 ,通过对该集成器件特性的研究 ,发现如何增加SOA部分的入射光功率是提高该集成器件性能的一个十分关键的因素     

大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术

利用阶梯反射镜整形技术和偏振合束及波长合束技术成功将两只波长为808nm和两只波长为980nm的40W大功率半导体激光器光束进行混合,最后得到输出功率为95.8W、耦合效率为60%的双波长大功率半导体激光列阵单光纤耦合模块,光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22.     

大功率半导体激光列阵单光纤耦合技术

利用阶梯反射镜整形技术和偏振合束及波长合束技术成功将两只波长为808nm和两只波长为980nm的40W大功率半导体激光器光束进行混合,最后得到输出功率为95.8W、耦合效率为60%的双波长大功率半导体激光列阵单光纤耦合模块,光纤芯径为400μm,数值孔径为0.22.     

ZnO镀膜光纤传感器功率耦合效率参数优化

基于ZnO镀膜光纤传感器的几何结构和等效网络模型,建立了目标函数功率耦合效率的数学模型。采用了一种混合粒子群算法对功率耦合效率参数进行了优化,仿真结果表明该算法对于复杂约束下的功率耦合效率模型更有效。通过仿真得到了一系列器件参数数据,对优化后的数据进行了分析,为ZnO镀膜光纤传感器的制作提供了理论参考。     

大功率半导体激光器功率转换效率的研究

针对980 nm大功率半导体激光器,分析了不同腔长下,最佳工作点功率转换效率的分布,分别计算了对应的光电转换效率,电压损失效率,阈值损失效率与缺陷损失效率随腔长的变化情况.分析表明随着腔长的增加,最佳输出功率值增加,但功率效率有所下降.缺陷损失效率是导致光电转换效率下降的主要因素,降低内损耗是提高最佳工作点功率转换效率最直接的方法.给出了不同内损耗情况下,最佳功率转换效率随腔长的分布.

Abstract：

For the 980 nm high-power laser diodes manufactured by Beijng Opto-electronic Technology Lab, the relation between the power conversion efficiency of the best operating point and the cavity length is analyzed. Experimantal results show that the best output power increases while the power conversion efficiency decreases with the cavity length increasing. Analyses indicate that the defect power is the primary factor resulting in the decrease of photoelectric conversion efficiency and reducing the inner loss is most obvious way to improve the power efficiency of the best operating point.     

垂直腔面发射激光器的TO封装的耦合效率模拟分析

采用FRESNEL光学软件和MATLAB软件,详细分析了垂直腔面发射激光器的TO封装组件对耦合效率的影响.发现增加耦合透镜的折射率、减少管帽的高度和耦合透镜的尺寸可以提高耦合效率.