16信道0.35μmCMOS/VCSEL光发射模块

研究了垂直腔面发射激光器 (VCSEL)及其列阵器件的光谱特性、调制特性、高频特性及与微电子电路的兼容性 ,将 1× 16的VCSEL与CMOS专用集成电路进行多芯片组装 (MCM ) ,混合集成为 16信道VCSEL光发射功能模块 .测试过程中 ,功能模块的光电特性及其均匀性良好 ,测量的 - 3dB频带宽度大于 2GHz.     

电流调制垂直腔面发射半导体激光器混沌动力学特性

利用数值模拟的方法研究了电流调制下偏置电流和调制频率对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)混沌动力学特性的影响.数值模拟结果表明,在一定的调制频率下,偏置电流较大时VCSEL处于稳定的周期一态.偏置电流较小时激光器在调制参数的某些区间会出现阵发混沌;在一定的偏置电流下,调制频率较小时,VCSEL处于稳定的周期一态,调制频率较大时系统在调制参数的某些区间会出现阵发混沌.所以偏置电流和调制频率是影响VCSEL混沌动力学特性的重要参数,可以通过适当控制偏置电流和调制频率找到系统的周期态和混沌态.     

16信道0.35μm CMOS/VCSEL光发射模块

研究了垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其列阵器件的光谱特性、调制特性、高频特性及与微电子电路的兼容性,将1×16的VCSEL与CMOS专用集成电路进行多芯片组装(MCM),混合集成为16信道VCSEL光发射功能模块.测试过程中,功能模块的光电特性及其均匀性良好,测量的-3dB频带宽度大于2GHz.     

基于VCSEL的光发射模块的研究与设计

概述了近年来发展迅速的以垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为发光器件的发射模块的结构，以及半导体激光器的特性。在了解了半导体激光器驱动电路的基本功能和设计要求后，重点介绍采用美国MAXIM公司生产的VCSEL驱动器MAX3740来设计基于VCSEL的光发射模块。     

垂直腔面发射激光器的内调制特性

面向芯片原子钟(Chip Scale Atomic Clock,CSAC)的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)通过微波调制产生具有特定光频差的相干激光,与原子作用后的跃迁谱线频率作为参考标准,最终可获取高精度的频率信号。因此,垂直腔面发射激光器在芯片原子钟系统中至关重要。介绍了VCSEL激光器的内调制原理,搭建了其内调制特性实验测试平台,开展了激光器对射频调制响应特性研究,记录了激光器边带信号随着注入电流和射频输出功率的变化情况,并分析了射频调制对激光器边带信号的影响特性以及Bogatov现象引起的边带不对称现象。实验结果显示:当射频信号频率为3.41734 GHz,注入电流为1.2 mA,射频输出功率为3.5 dBm时,可获得优化的高频调制光谱,为芯片原子钟提供优质的光源。     

DBR微腔激光器典型参数的开关调制响应及控制

以微腔激光器的典型代表垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)为例，选择自发辐射因子为控制参数，数值模拟了大信号深度调制情形下VCSEL的非线性动力学特性，实现了类似于边缘发射激光器的分岔，周期加倍分岔，多稳和混沌状态的稳定控制，得到分岔点位置和周期轨道与控制参数的变化关系，以及相应地调制参量和自发辐射因子的取值范围，计算结果较好地拟合了文献实验结果。     

电注入连续波蓝光GaN基垂直腔面发射激光器

1 引言 半导体激光器主要有边发射和垂直腔面发射(VCSEL)2种形式.边发射的半导体激光器发出的光是多模激光,法布里一铂罗腔长度达数十微米,发出的光束发散角大,为不对称的椭圆光束;垂直腔面发射激光器(VCSEL)的谐振腔长度只有几个波长,可以发出单模激光,发散角小,光束圆形对称,其光束质量远高于边发射激光器.     

新型结构垂直腔面发射激光器的研制

为改善垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的热特性.提高其光电性能,研制了新型辐射桥结构的VCSEL,即采用辐射桥状的电流注入通道取代以往传统结构VCSEL的环形电流注入通道.研究表明辐射桥结构可以降低VCSEL器件的体电阻和热阻,改善器件的模式特性.在同一外延片上,采用相同的工艺制备了辐射桥结构与传统结构两种VCSEL器件,并对两种器件的光电性能进行了对比测试.结果表明,辐射桥结构VCSEL比传统结构的VCSEL微分电阻降低25%,输出功率提高到1.6倍;辐射桥结构的VCSEL具有良好的温度特性与模式特性,80℃时仍能正常激射,60℃时最大输出功率可达17 mW,器件的热阻可达1.95℃/mW;器件单模工作,其总体性能远优于传统结构的VCSEL器件.     

微小孔阵列垂直腔面发射激光器的研究

在980nm波长的大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的基础上制备了高输出功率的微小孔阵列半导体激光器,其最大输出光功率达到了1mW。介绍了针对微小孔阵垂直腔面发射激光器的特殊制备工艺,并对其特性进行了分析。     

光栅外腔提高VCSEL微波调制效率实验研究

实验研究了垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)在闪耀 光栅作为外腔反馈时的直流和微波调制特性。VCSEL底部端面和外部闪耀光栅组成法布里- 珀罗(Fabry-Perot,FP)腔,由于闪耀光栅的反馈作用,可以提高VCSEL微波调制效率。在VCSEL仅有直流 电流驱动时,实验观察到了频率与FP腔长有关的边带功率,调节FP腔长,使FP腔谐振频率与 微波调制频率耦合,可在相同微波功率下得到2倍的有效边带功率。研究结果表明,闪耀光 栅外腔VCSEL可以在较宽的输入较小微波功率范围内得到较高的有效边带功率。本文研究将 为微波调制VCSEL及其他半导体激光器应用提供一定的参考意义。     

内腔接触氧化限制型垂直腔面发射激光器小信号调制特性研究

建立了一种适用于多量子阱垂直腔面发射激光器(VCSEL)的多层速率方程模型.在理论与实验基础上,对器件进行小信号分析,得到了光子密度、载流子俘获、逃逸和隧穿时间等关键参数对VCSEL频率响应特性的影响.结果表明VCSEL调制带宽会随着输出功率增大而变宽.并进一步研究了内腔接触氧化限制型VCSEL的寄生电参数及其寄生电路,对其小信号频率响应进行了模拟分析.     

微波模拟信号调制下VCSEL腔结构参数的优化设计

以垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)为研究对象,采用Volterra方法结合速率方程理论,从器件设计角度,分析了在5 GHz微波信号模拟调制情况下出射面反射镜的反射率、有源区厚度和光限制因子对其二阶谐波失真、三阶谐波失真和三阶互调失真的影响.结果表明,对于垂直腔面发射半导体激光器,采取大反射率、小有源区厚度和小光限制因子有利于降低器件的谐波和互调失真.     

VCSEL的发展现状和市场应用

近年来由于高速光网络的快速发展,使人们对一种新型的半导体激光器——垂直腔面发射激光器(VCSEL)给予了更多的关注,已成为研究开发的热点。本文介绍了VCSEL的发展进程、基本结构及较之于侧面发射激光器(包括与LED作比较)的优势,以及近期出现的新技术和封装手段,详细叙述了各波段VCSEL所用的材料、技术、市场应用。最后简述了VCSEL基光收发机的市场状况。     

VCSEL的发展现状和市场应用

近年来由于高速光网络的快速发展，使人们对一种新型的半导体激光器——垂直腔面发射激光器(VCSEL)给予了更多的关注，已成为研究开发的热点。本介绍了VCSEL的发展进程、基本结构及较之于侧面发射激光器(包括与LED作比较)的优势，以及近期出现的新技术和封装手段，详细叙述了各波段VCSEL所用的材料、技术、市场应用。最后简述了VCSEL基光收发机的市场状况。     

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。     

新型垂直腔面发射激光器的研制北大核心CSCD

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。     

基于速率方程的垂直腔表面发射半导体激光器温度模型与仿真

建立了一个基于速率方程、考虑了热效应、可以模拟非直流 (即小信号和瞬态调制下 )特性 ,且适用于通用电路仿真器的垂直腔表面发射半导体激光器 (VCSEL)的简单等效电路模型。并通过PSPICE仿真结果与实验对比验证了模型的适用性     

高功率垂直腔面发射激光器

垂直腔面发射激光器(VCSEL)技术在20世纪90年代走向成熟并开始工业化生产,数据通信是VCSEL的第1个规模化产品应用市场.2001年对于VCSEL而言是一个转折点,这一年数据通信由高峰走入低谷,但VCSEL的生产厂家和用户却从VCSEL的优异性能中看到了其在非数据通信领域应用的光明前景.在工业应用方面,VCSEL作为激光光源现已广泛应用于气体传感器中,通过测量气体对激光的吸收光谱可以确定某种气体(O2等)的浓度.在最为人们所看好的人机界面领域,VCSEL以价格低廉、易于批量生产和性能优异的特点打入了鼠标市场,以VCSEL制成的激光鼠标已经成为主流产品,年产量巨大.现在摆在VCSEL面前的还有一个发展前景广阔的领域:高功率脉冲激光器应用市场.要想进入这一市场,VCSEL必须具备2个方面的优势:低成本和高性能.本文主要讨论了VCSEL在高功率脉冲激光器方面的应用,内容包括VCSEL的制造技术、装配解决方案、产品的性能和可靠性,另外还介绍了VCSEL瞄准的市场目标及其发展潜力.     

VCSEL封装设计提出的特殊挑战

与边缘发射二极管激光器不同,垂直腔面发射激光器(VCSEL)发射的光束方向与制作它的半导体芯片方向垂直.该特点使其加工过程相对边缘发射激光器而言大为简化.因为在半导体芯片上形成的VCSEL发射腔是很圆满的,不需要对表面加工或把任何其它机械放入到腔内.此外,VCSEL的这个独特的光学特性也为光电子组装件提出了挑战和新的机遇.     

外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器振荡特性的影响

研究了外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)振荡特性的影响.计算了垂直腔面发射激光器及边发射半导体激光器的光反馈灵敏因子.基于复合腔理论,分析了外部光反馈对垂直腔面发射激光器的阈值电流及微分量子效率等振荡特性参数的影响.实验结果表明,当反馈率为10%时,垂直腔面发射激光器的阈值电流由0.63A下降至0.59A,同时斜率效率和输出功率也有所下降.实验结果和理论分析符合得较好.