高功率半导体激光器

现在,人们希望把半导体激光器应用在加工领域中,要求其波长达到800nm,以往在民用范畴内应用激光二极管,它是一种应用在小型光盘上的光源,它的光输出功率大约为5mW,但是,光盘读出信号则需较高的输出功率,今后,光盘要求同样波长范围的输出功率为30mW,而且用组合激光器能获得5000W(脉冲)输出功率。     

MBE生长高功率半导体激光器

对影响分子束外延（ ＭＢＥ） 材料生长的一些主要因素进行了细致的分析。利用ＭＢＥ生长出ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 梯度折射率分别限制单量子阱激光器（ＧＲＩＮ－ ＳＣＨ－ ＳＱＷ） 材料。利用该材料制作出的列阵半导体激光器的准连续输出功率达到了６０ Ｗ（ｔ＝ ２００ μｓ,ｆ＝ ５０ Ｈｚ） ,峰值波长为８０８ ．４ ｎｍ 。     

高功率光纤耦合半导体激光器在连续和脉冲高功率光纤激光器中的应用

阐述了高功率光纤耦合半导体激光器在连续和脉冲光纤激光器中的应用。通过实验研究,得到了输出功率30 w的1 060 nm的连续光纤激光输出和20 kW的脉冲峰值功率输出。     

高功率中红外半导体碟形激光器的进展

短波长高性能激光器用途广泛,包括中红外光谱范围在1.9～2.5μm的远距离通信、大气遥感、大气污染检测。然而,满足该性能特点的简洁高效的激光光源尚未利用。在过去几年,主要的进展集中在发展光泵浦（AlGaIn）（AsSb）量子阱半导体碟形激光器上,发射波长为2.xμm的中红外谱区,连续输出功率超过6W,脉冲功率超过16W。此外,单频工作线宽〈4MHz,调谐宽度高达170nm,光束质量接近衍射极限。这些优异的性能只有通过高质量的外延生长、合理的器件设计、高效的热处理才能得以实现。     

高功率半导体激光器评述

作者综合评述了高功率半导体激光器的发展现状,对高功率半导体阵列器件结构进行了分析,介绍了设计高功率半导体激光器所涉及的关键技术。     

980nm高功率列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料。利用该材料制作出的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（100Hz,100μs）输出功率达到80W（室温）,峰值波长为978－981nm。     

高功率半导体激光器技术发展与研究

高功率半导体激光器及阵列具有可用激光波长丰富、电光转换效率高、调制特性好等许多优点,特别是作为固体激光器和光纤激光器的高效率泵浦源而获得的全固态紧凑型激光器,持续受到极大的关注,得到快速发展.近年来在高功率阵列半导体激光器模块化技术、超高效率、高效冷却技术、半导体激光器及阵列的光束质量优化、高效电源驱动技术等方面都取得了长足的进步,促进了其广泛应用.将结合高功率半导体激光国家重点实验室的研究工作,概述近年来国内外半导体激光器技术的研究进展状况和发展趋势.     

高功率半导体激光器

德国LIMO公司发布了一种高功率半导体激光器-LIM050-L28x28-DL795-EX473。该激光器可以形成28mm×28mm×80mm的均匀光场,输出功率达到了50W,中心波长为794．8nmi-0．2nm,波长稳定性极高,光谱宽度只有0．7nm。     

表面发射半导体激光器的进展

平行光电子技术急需二维半导体激光器列阵作为光源。采用表面发射半导体激光器,可制作单片集成的二维列阵。垂直腔表面发射激光器,因其可自由排列和密集封装而特别引人注目。本文评述表面发射半导体激光器及其单片集成的二维列阵的进展。     

高功率半导体激光器

德国LIMO公司发布了一种高功率半导体激光器-LIM050-L28x28-DL795-EX473。该激光器可以形成28mm×28mm×80mm的均匀光场．输出功率达到了50W．中心波长为794．8nm±0．2nm．波长稳定性极高,光谱宽度只有0．7nm。     

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。     

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。     

高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出

采用柱透镜对10单元阵列半导体激光器的输出光束进行了有效收集和预准直及多模光纤之间的耦合实验。激光器采用808nm波长、150μm条宽的发射单元,周期为1000μm,与200μm芯径平端光纤阵列的耦合效率高达75％,光纤输出功率7．5W,分析了影响耦合效率的主要因素。     

面发射半导体激光器的研制进展

随着高速大容量光信息处理技术发展需求的增长,二维(2D)阵列型光发射器件变得日益迫切。为了实现2D阵列激光器,发射光垂直于衬底的表面发射激光器(SEL)成为关键器件。本文综述了某些重要的面发射激光器及其阵列的结构和激射特性。三种基本结构——光栅耦合型、45°偏转镜面型和垂直腔型SEL竞相成为最佳的器件结构。文中还讨论了2D阵列激光器的应用前景。     

高功率窄脉冲垂直腔面发射激光器n-DBR反射率的优化

从理论上研究了n型分布布拉格反射镜(n-DBR)的反射率对器件阈值电流、输出功率以及转换效率的影响,得出了最佳反射率。在此基础上研制了垂直腔面反射激光器(VCSEL)单管和阵列器件,采用波形分析法对VCSEL器件的功率进行了测试。在脉冲宽度60ns,重复频率100Hz条件下,500μm口径单管器件在注入电流为110A时,峰值输出功率达102W,功率密度为52kW/cm2,4×4、5×5阵列器件在100A时,功率分别达到98W和103W。对比了单管器件在连续、准连续和脉冲工作条件下的输出特性和光谱特性,连续和准连续条件下激射波长的红移速率分别为0.92nm/A和0.3nm/A,6A时的内部温升分别为85℃和18℃,而脉冲条件下激射波长的红移速率仅为0.0167nm/A,6A时的温升为1.5℃,远小于连续和准连续的情况,这也是器件在脉冲条件下能得到很高输出功率的主要原因。     

高功率光纤激光器热效应数值模拟方法研究

为了保证光纤激光器安全稳定运行,研究高功率光纤激光器热效应数值模拟方法。考虑激光和泵浦光散射损耗构建激光器稳态速率方程,明确光纤温度分布规律,根据该规律构建激光晶体三维瞬态导热方程,以输入功率、热换系数、泵浦模式、光纤参数值为基础,运用MATLAB软件模拟高功率光纤激光器热效应,结果表明,热换系数增加可降低光纤温度,输入功率越大激光器温度越高,光纤半径越大纤芯温度越低,但会发生光谱展宽现象,所以选择合适的光纤参数提升光束质量,为高功率光纤激光器稳定运行提供参考与借鉴。     

高功率半导体激光器电压饱和特性与器件质量

为实现对高功率半导体激光器快速,有效、无损的质量检测和可靠性筛选,对器件进行了电导数和光导数测试及分析.结果表明高功率半导体激光器的结电压饱和特性与其质量和可靠性紧密柏关.结电压饱和特性不好的器件一般都存在某种缺陷,结电压饱和特性的差异超出一定范围的同种类器件一定是质量和可靠性差的器件.因此,阈值处电导数曲线的下沉高度h值可作为器件筛选的一个判据.用模拟测馈的方法,对阵列器件和组成它的单元器件的电压饱和特性的相关性进行了研究,阵列器件的电压饱和特性与组成它的单元器件的一致性(均匀性)紧密相关.均匀性小好的器件的电压饱和特性也不好.     

垂直腔表面发射半导体激光器

本文介绍了垂直腔表面发射(SE)注入激光器(LD)的最新进展;讨论了垂直腔 SELD 的结构参数设计准则以及相关的制作技术;最后,介绍了垂直腔SELD 的应用前景。     

半导体薄片激光器窗口散热模式的热效应

基于垂直外腔面发射半导体激光器窗口散热模式的传热模型,用有限元法计算了不同条件下量子阱有源区的温度变化,建立了量子阱最高温度的等效热阻模型和计算公式,并通过拟合确定了热阻模型的相关参数.计算表明量子阱最高温度与抽运功率存在线性关系,与光斑面积近反比关系,窗口散热片可显著降低量子阱有源区温度和温度的不均匀度.等效热阻模型表明由于半导体晶片内热流在径向难以扩散,热传导中存在较大串联热阻,使得散热片热扩散能力趋于饱和,其中碳化硅的散热性能约为金刚石的75%.     

高功率半导体激光器的寿命评价研究进展

介绍了国内外主要高功率半导体激光器研制机构和用户寿命评价新的实验和测量方法、寿命数据,分析了开展寿命评价的一些研究思路和方法.