多量子阱VCSELs阈值特性的分析

采用光增益与载流子浓度的对数关系,从理论上推导出量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程。比较了三维理想封闭腔与普通开腔中的特性曲线这将对于ＶＣＳＥＬｓ的理论研究和优化器件结构有所裨益。     

长波长量子阱LD的实用化研究

长波长量子阱ＬＤ的实用化研究李同宁，刘涛，金锦炎，丁国庆，郭建委，胡常炎，吴桐，李明娟，赵俊英，魏泽民（武汉电信器件公司）近十年来，ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ＣＢＥ工艺研究在半导体超薄层材料制备行业中非常活跃。国际上长波长多量子阱激光器件多采用ＭＯＣＶＤ工...     

Si基异质结构发光的研究现状

综述了Ｓｉ 基异质结构发光研究的现状。介绍了Ｓｉ 材料本身的本征发光、激子发光、杂质发光等特性,描述了掺Ｅｒ－ Ｓｉ 的发光、Ｓｉ 基量子结构（ 量子阱、量子点） 的光发射,重点研究ＳｉＧｅ／Ｓｉ 异质结构的发光性质。同时还对多孔Ｓｉ 发光、Ｓｉ 基发光二极管（ＬＥＤ） 与Ｓｉ 双极晶体管（ＢＪＴ） 集成、Ｓｉ 基上垂直腔面发射激光器（ＶＣＳＥＬ） 与微透镜的混合集成作了简要的介绍。     

缀饰激子在半导体微腔中的辐射

本文建立了半导体微腔的缀饰激子模型,在ＶＣＳＥＬ器件量子阱中的激子首先通过内电磁场与腔耦合,形成缀饰态。而后作为多粒子过程,缀饰激子与腔内真空场耦合产生辐射。通过ＱＥＤ方法,我们得到偶极子辐射密度方程和系统能量衰 变方程。从方程解的讨论中,我们得到超辐射和偶极子微腔方向 效应的结果,同时预言民当内场耦合足够强时,缀 激子可以直接辐射到一个很的激光模中。     

Ge_(0.4)Si_(0.6)/Si多量子阱与Ge/Si短周期超晶格样品中的深中心

用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了分子束外延生长的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱与Ｇｅ／Ｓｉ应变超晶格样品中深能级中心的性质．在两种样品中都观测到两个多数载流子中心和一个少数载流子中心．在Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱样品中深中心Ｅ２的能级位置为ＥＣ－０．３０ｅＶ,Ｅ３的能级位置为ＥＣ－０．２２ｅＶ．并且在正向注入下随着Ｅ２峰的消失观测到一个少数载流子峰ＳＨ１,其能级位置为ＥＶ＋０．６８ｅＶ．在Ｇｅ／Ｓｉ应变超晶格中,深中心Ｈ１的能级位置为ＥＶ＋０．４４ｅＶ,深中心Ｈ２的能级位置为ＥＶ＋０．２４ｅＶ     

垂直腔面发射激光器和CMOS电路的倒装晶片粘合

为了光电子器件和互补金属氧化物半导体（ＣＭＯＳ）电路的进一步集成,贝尔实验室－朗讯技术公司的研究人员已演示他们称为能实现每激光器每秒千兆比特性能的第一个倒装晶片粘合ＣＭＯＳ／垂直腔面发射激光器（ＶＣＳＥＬ）列阵。研究人员把他们以前的砷化镓多量子阱调制列阵的倒装晶片粘合到ＣＭＯＳ电路上。实验器件是在９７０ｎｍ波长工作的２×１０底部垂直腔面发射激光列阵,９７０ｎｍ波长可透过Ⅲ－Ⅴ族衬底。试验证明,室温时激光器的阈值电压为１．４～１．５Ｖ,阈值电流为０．９～１．０ｍＡ,两者都在商品化ＣＭＯＳ器件的驱动…     

Ge0.4Si0.6／Si多量子阱与Ｇe／Si周期超晶格样品中的深中心

用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了分子束外延生长的Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱与Ｇｅ／Ｓｉ为超晶格样品中深能级中心的性质,在种样品中都观测到两个多数载流子中心和一个少数载流子中心,在Ｇｅ０．４Ｓｉ０．６／Ｓｉ多量子阱样品深中心Ｅ２的能级位置为ＥＣ－０．３０ｅＶ,Ｅ３的能级位置为Ｅｃ－０．２２ｅＶ,并且在正向注入下随着Ｅ２峰的消失到一个少数载流子峰ＳＨ１,其能级位置为ＥＶ＋０．６８ｅＶ,在Ｇｅ／     

一个简单的量子阱激光器等效电路模型

给出一个新的量子阱激光器等效电路模型,由量子阱激光器单模速率方程推导得到并在电路模拟程序ＳＰＩＣＥ中完成。该模型考虑了热辐射效应和分离限制区域（ＳＣＨ）内的载流子工作情况,给出了新的光增益表达式。并利用该模型对单量子阱激光器的小信号特性和瞬态大信号特性进行了预测,模拟结果表明和速率方程的直接求解结果吻合很好。     

用垂直腔面发射激光器外延结构制作增强型光探测器

德国乌尔姆大学、麻省理工学院、耶鲁大学和意大利Ｐａｌｅｒｍｏ大学的研究人员制作了谐振腔增强(ＲＣＥ)光探测器。它以普通的外延生长结构与单膜垂直腔面发射激光器(ＶＣＳＥＬ)邻接。该结构用固体源分子光束外延生长。内腔厚λ/2,包含3个8ｎｍ厚的砷化镓量子阱。刻蚀掉外延结构内155个反射镜对中的8个,制作了施加-15Ｖ反向偏压时峰值量子效率73%、谱线半高全宽(ＦＷＨＭ)约17ｎｍ的谐振腔增强探测器。无偏压器件产生69%的峰值量子效率和18ｎｍ的谱线半高全宽。刻蚀去11个反射镜对,形成45个顶部反射镜对的谐振腔增强器件,则在有偏压和无…     

光泵浦的InGaN垂直腔面发射激光器产生蓝色光

日本东京大学及德国维尔茨堡大学的研究人员报道了在室温下一个二维的光泵浦的垂直腔面发射激光器（ＶＣＳＥＬ）获得了蓝色激光（３９０ｕｒｎ）。这种器件的阵列可以显著缩短在高密度光学存储器中的读取时间。阵列中的每一个ＩｎＧａＮＶＣＳＥＬ直径为１８Ｐｍ,器件以２２Ｐｍ的间隔划分。在３６７ｕｒｎ处由一个重复频率３Ｈ。的ＮＺ激光泵浦的染料激光器来对ＶＣＳＥＬ进行泵浦。ＶＣＳＥＬ的发射门值是在１０ｍＪ／Ｃｍ’的泵浦能量或２～４ｘ１０‘’ｃｍ’载流子密度下产生。该器件是在以蓝宝石衬底的多层结构上做出的。在分布着反…     

Analysis Expression of Rate Equation for Vertical Cavity Lasers

An analysis solution of rate equation is derived for vertical cavity surface-emitting lasers.Based on the enhanced spontaneous emission caused by VCSELs and influence of nonradiative recombination, the relation between output properties and structural parametersof multi-quantum wells(MQWs) is obtanined.It was found that the characteristic curve of a “thresholdless“ laser is strongly nonradiative depopulation-dependent.When the nonradiative depopulation is no zero,the light-current characteristic is not linearly even for an ideal closed microcavity.The light output is increased by the enhanced well number and by the reduced width.In particular, a lower threshold current density for MQWs structure in the short cavity is realized by us, meanwhile the sharpness of the variation depends on spontaneous emission factor.     

自发辐射因子对外光反馈下VCSELs非线性行为的影响

利用构建在SIMULLNK平台下垂直腔面发射激光器(VCSELs)动态仿真模型,研究了自发辐射因子对多次外光反馈下VCSEs非线性行为的影响。结果表明,随外腔长(外腔反射率)增加,VCSELs顺次(逆次)经历混沌、多周期、倍周期和单周期区域：进一步得出,增大自发辐射因子可抑制系统的非线性行为,提高器件稳定性。     

基于对数关系的多量子阱VCSELs阈值特性研究

采用光增益与载流子浓度的对数关系,考虑到非辐射复合的影响,从理论上推导出多量子阱垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)的速率方程。讨论了阈值电流密度、最佳阱数等与器件参数(腔长和端面反射率)之间的依赖关系。为改善VCSELs阈值特性和优化器件结构提供了理论依据。     

微腔效应对垂直腔面发射激光器谐波和互调失真的影响

采用速率方程与Volterra变换方法,分析了垂直腔面发射激光器在微波模拟调制情况下,频率、自发辐射因子以及自发辐射寿命对三阶谐波和三阶互调失真的影响.结果表明垂直腔面发射激光器的非线性失真依赖于自发辐射物理量的变化,对激光器的自发辐射进行适当控制,可以抑制非线性对性能的影响,扩大其最大调制频率,提高基于VCSELs器件的ROF(radio over fiber)系统的性能和应用范围.     

量子阱DBR微腔激光器中自发发射的控制

应用腔量子电动力学和量子阱物理 ,计算了量子阱 DBR微腔激光器的自发发射谱 .发现由于 DBR微腔和量子阱分别对光子和载流子的限制 ,单方向的自发发射可以增进约三个量级 ,总的自发发射增强一个量级 .     

VCSELs与EELs多模弛豫振荡的研究

根据多模速率方程,利用MATLAB提供的SIMULINK软件包对垂直腔面发射激光器(VCSELs)和边发射激光器(EELs)多模弛豫振荡进行了研究。结果表明,与单模情况相比,多模时EELs弛豫振荡频率增大、弛豫和延迟时间缩短,而VCSELs动态特性变化不大。与此同时,在得出VCSELs的单模工作、高速调制以及提高偏置电流或自发辐射因子可改善两类器件动态特性等结论外还看到,VCSELs边模抑制比(SMSR)随偏置电流变化率高于EELs;自发辐射因子增大时,边模强度同比例增大、主模强度减小,利用微腔效应有效控制自发辐射因子可以优化VCSELs的单模特性。     

VCSELs高阶分岔及混沌行为的参数控制

基于自发辐射在微腔激光器中的独特性,利用参数开关调制控制混沌的理论和技术,对VCSELs实施高频大信号深度调制和混沌控制的数值模拟.结果表明,提高自发辐射因子可抑制VCSELs的非线性行为,通过对自发辐射因子的开关调制,可把系统由混沌状态控制到平衡态和nP周期轨道,同时给出了VCSELS各种稳定周期态、分岔数、分岔点位置和混沌带与调控参数之间的定量关系.     

垂直腔激光器中弛豫振荡频率的优化控制

从垂直腔面发射的半导体激光器（VCSELs）的结构出发，利用增益与载流子密度的广义对数关系，借助小信号分析法，推出了直接调制情形下驰豫振荡频率的严格解析关系。分析指出，量子阱器件的光子寿命并非越短越好，欲提高VCSELs的驰豫振荡频率，除了增加注入电流，提高微分增益等基本途径外，控制器件的结构参数可使驰豫振荡频率达到极大值。同时，自发辐射因子的可控性，以及降低稳态载流子密度，也都是提高VCSELs驰豫振荡频率和拓宽调制带宽的有效措施。     

半导体微腔激光器中的自发辐射耦合增强效应

针对半导体微腔激光器的结构特点,以及腔量子电动力学中自发辐射增强效应,采用光增益与载流子密度的对数关系,引入增益饱和项和非辐射复合项的贡献,指出即便是对于理想的封闭微腔,由于非辐射衰减速率的影响,光输出并不随泵浦线性变化。结合频谱和相图分析,给出了自发辐射耦合因子与微腔激光器的辐射阈值、开关延迟时间、驰豫振荡频率和光输出等参量关系的仿真结果,这对于微腔激光器的理论研究和优化器件结构有所裨益。