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.     

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。     

高性能实用化GaInP-AlGaInP半导体量子阱可见光激光器

用低压MOVPE方法研制出了波长为650nm与670nm的GaInP－AlGaInP半导体量子阱可见光激光器，并已形成一定批量生产能力，批量生产的670nm与650nm半导体量子阱可见光激光器的阈值电流典型值为35mA，额定输出光功率不小于5mw，标称工作温度不低于50℃，预计20℃时寿命接近100000小时，主要技术指标达到目前进口同类产品水平，完全可以满足实用要求。     

980nm大功率半导体激光器的MOCVD外延生长条件优化

为了对980 nm大功率半导体激光器的波导层和有源层外延材料进行快速表征,设计了相应的双异质结(DH)结构和量子阱(QW)结构,并在不同条件下进行了MOCVD外延生长,通过室温荧光谱测试分析,得到Alo.1Ga0.9As波导层的最佳生长温度为675℃,InGaAs QW的最佳长温度为575℃.为了兼顾波导层需高温生长和QW层需低温生长的需求,提出在InGaAsQW附近引入Alo.1Gao.9As薄间隔层的变温停顿生长方法,通过优化间隔层的厚度,InGaAs QW在室温下的PL谱的峰值半高宽只有23 meV.基于优化的外延工艺参数,进行了980 nm大功率半导体激光器的外延生长,并制备了腔长4 mm、条宽95 μm的脊形器件.结果显示,在没有采取任何主动散热情况下,器件在30A注入电流下仍未出现腔面灾变损伤,输出功率达到23.6W.     

大功率GaInP/AlGaInP半导体激光器

制备了大功率实折射率GaInP/AlGaInP压应变分别限制量子阱激光器.所用外延材料在15°偏角的GaAs衬底上由有机金属气相外延一次外延生长得到.制备的激光器具有双沟脊波导结构,条宽和腔长分别为3和900μm,前后端面分别蒸镀5%的增透膜和95%的高反膜.分析了室温连续激射时激光器的光电输出性能.阈值电流的典型值为32mA,光学灾变阈值为88mW,功率为80mW时的工作电流为110mA,斜率效率为1W/A,串联电阻为3Ω.基横模光输出功率可达60mW,60mW时的平行结和垂直结的远场发散角分别为10°和32°,激射波长为658.4nm.器件的内损耗为4.1cm-1,内量子效率达80%,透明电流密度为648A/cm2.     

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/℃.     

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.     

具有透明波导的量子阱半导体激光器及其光集成技术

本文论述了具有透明波导结构的量子阱半导体激光器及其光集成技术的基本原理及主要优点。尤其在实现高功率窄渴束输出的光集成器件方面更显出其独特的优点。     

高功率GaAlAs／GaAs量子阱SCH半导体激光器

利用分子束外延生长装置生长出了ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ梯度折射分别限制（ＧＲＩＮ－ＳＣＨ）单量子阱结构材料。样品的测试结果表明,样品质量达到了设计要求。利用该材料制作的激光二极管,室温连续工作,功率为１Ｗ,斜率效率达到１．０４Ｗ／Ａ。     

一种1064nm应变双量子阱激光器的设计与制作

为能得窄谱宽、高亮度的1064nm-InGaAs/GaAs应变双量子阱激光器,分析了In组份与临界厚度、应变量的变化关系,并给出了In组份的选择范围。采用Kane模型给出了量子阱中第一分立能级分裂宽度与垒宽的关系,明确了应变双量子阱激光器中垒宽的选择。最后,通过金属有机气相沉积(MOCVD)法生长了1064nm应变双量子阱激光器,实验结果与理论计算的辐射波长值基本吻合。     

940 nm高功率半导体激光器研究

报道了一种采用大光学腔结构的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱高功率半导体激光器。在量子阱能级本征值方程的数值求解基础上 ,优化了InGaAs阱层材料的In组份含量 ;采用大光学腔结构以有效降低垂直于结平面方向的光束发散角及腔面的光功率密度 ,实现器件的高功率、低发散角光。设计的激光器外延结构采用分子束外延 (MBE)方法生长 ,成功获得具有较低激射阈值的 94 0nm波长激光器外延片。对 10 0 μm条形 ,10 0 0 μm腔长的制备器件测试表明 ,器件的最大连续输出功率达到 2W ,峰值波长为 939.4nm ,远场水平发散角为 10° ,垂直发散角为 30°。器件的阈值电流为 30 0mA。     

976 nm高效率半导体激光器

976 nm高效率半导体激光器是这几年研究的热点,在固体激光器泵浦领域有广阔的应用。通过优化半导体激光器材料外延结构中包覆层和波导层的铝组分,降低了工作电压;通过采用微通道水冷系统,并进行优化降低了热阻,从而提高了室温下的电光转换效率。25℃室温连续测试条件下,1 cm的线阵列(巴条),2 mm腔长,50%填充因子,在110 A下,出光功率为114.2 W,电压为1.46 V,电光转换效率为71%。15条微通道封装成的垂直叠阵,进行光束整形后,获得了室温976 nm连续输出功率1 500 W,电光转换效率大于70%。     

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.     

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%。     

808nm波长高功率阵列半导体激光器

报道了采用MBE外延生长方法制备的叠层阵列CW工作型高功率半导体激光器。激光器的生长结构采用经过优化的单量子阱渐变折射率分别限制波导结构 ,激光器芯片结构为标准的CM条 ,注入因子设计为 6 0 %。叠层装配采用了具有高效散热能力的水冷结构。经初步测试 ,叠层器件的阈值电流为 12A ,直流 30A驱动电流下的输出功率达 40W ,斜率效率为 2 2W /A。器件中心激射波长为 810nm ,光谱宽度 (FWHM )为 6nm。     

808 nm大功率半导体激光器光纤耦合模块系统

根据808 nm大功率半导体激光列阵(LDA)的远场光场的分布特点,利用多模光纤柱透镜和光束转换装置对808 nm半导体激光列阵的发散角进行压缩整形,通过聚焦准直透镜将激光束耦合进入芯径为400 μm的光纤,实现了30 W的功率输出,其中最大耦合效率大于80%,光纤的数值孔径(NA)为0.22.通过分析其输出光斑和输出曲线,表明LDA与光纤耦合系统不仅从各个方向同时压缩了激光束的发散角,有效地实现了对激光束的整形、压缩,而且性能稳定,可靠实用.     

808nm大功率半导体激光器腔面膜优化设计

推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性.从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808nm大功率半导体激光器腔面的镀膜材料.给出了镀制腔面膜过程中会出现的种种关键问题的解决方法,针对各种具体应用提出几种前腔面设计方案.得到后腔面电场强度优化设计的膜系.     

900nm高功率半导体激光器线阵列

利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs/GaAs分别限制应变单量子阱激光器工作物质.利用它制成半导体激光器线阵列,其峰值波长为900nm,光谱半高全宽小于4nm,在脉宽1000μs、13Hz的输入电流抽运下,输出峰值功率接近60W(室温,电流87A),斜率效率为0.64W/A.     

808nm波长锁定大功率半导体激光器列阵

大功率半导体激光器列阵(DLA)具有功率高、电光转换效率高、可靠性强、寿命长、体积小及成本低等诸多优点,但其波长随温度变化较大,光谱线宽较宽,这些缺点直接限制了其实际应用.为了解决此问题,采用体布拉格光栅(VBG)构成波长锁定大功率半导体激光器系统.体布拉格光栅可以把波长锁定,同时把光谱线宽压窄,从而有效改善了DLA波...