垂直腔面发射激光器中氧化速率规律的研究

本文在不同条件下进行了选择性氧化实验,从中获得被氧化样品的微观结构图片和不同氧化深度处的各组分含量. 由于氧化速率主要受扩散控制的影响,因而本研究运用扩散动力学方法对实验结果进行分析. 所推导出氧化规律的数学拟合曲线与实验所得数据基本吻合,从而得出垂直腔面发射激光器氧化剂浓度随氧化深度的增加呈现指数衰减的规律.     

垂直腔面发射激光器的湿法氧化速率规律

为实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)氧化孔径的精确控制,对垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的氧化速率规律进行了实验研究.在不同的温度下对垂直腔面发射激光器样品进行湿法氧化,氧化后采用扫描电镜(SEM)对氧化层不同氧化深度处生成物组成进行了微区分析.结果表明在不同氧化深度处氧化生成物各元素的组分含量不同,尤其氧元素的组分含量差别较大.分析和讨论了氧化不同阶段的反应类型和反应生成物,并建立了氧化速率随时间变化的数学模型,推导出在湿法氧化过程中,氧化速率随时间按指数规律变化,指出在一定的温度下,氧化时间越长,氧化速率越趋于稳定;适当降低氧化温度,延长氧化时间可提高氧化工艺的可控性与准确性.     

垂直腔面发射激光器中选择性氧化工艺稳定性研究

选择性氧化工艺已经成为制备高性能垂直腔面发射激光器(VCSEL)的关键技术,氧化后形成的氧化层提供了良好的电限制和折射率导引,但选择性氧化速率是呈线性规律还是抛物线规律仍存在很大的争议.在多种温度条件下,做了环形沟槽和环形分布孔的氧化实验,这是在垂直腔面发射激光器中采用的两种结构.实验结果表明,氧化窗口形状对氧化速率的影响也依赖温度条件,并对这种实验现象给出了定性解释.     

垂直腔面发射激光器的氧化工艺研究

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)中常用氧化物限制结构来对其进行电流和光场的限制.分别从氧化时间、氧化温度、氧化载气的气流量三方面讨论研究了它们对Al0.98Ga0.02As层氧化深度、氧化速率的影响.最后得到最佳氧化条件:氧化温度为422℃,氧化载气的气体流量为1.5 L/min,氧化速率为0.6μm/min.用在此最佳氧化条件下氧化的外延片制成VCSEL器件,室温下其阈值电流大约为1.8 mA,最大输出功率为7.96 mW.     

基于AlAs氧化法研制的垂直腔面发射激光器

结合垂直腔面发射激光器的制备,研究了AlAs选择性氧化工艺中氧化炉温、氮气流量、水温等条件和AlAs层的横向氧化速率之间的关系,并得到了可精确控制氧化过程的工艺条件,在优化的工艺条件下运用湿氮氧化制备出InGaAs/GaAs垂直腔面发射激光器,实现了器件的室温脉冲激射.     

垂直腔面发射激光器中的侧向氧化

研究了垂直腔面发射激光器(VCSEL)的侧向氧化工艺及其特性.发现对于条形台面,氧化物生长遵循线性生长规律.但对于在VCSEL中采用的两种结构,氧化物的生长(温度高于435℃)表现为非线性生长行为.理论分析表明,台面结构的几何形状对高温下的氧化速率产生了影响.     

氧化限制型垂直腔面发射激光器串联电阻分析

含氧化限制孔的VCSEL具有低的阈值电流,但氧化孔的存在也会加大串联电阻.本文采用理论模型,详细计算了氧化限制型VCSEL的串联电阻.把串联电阻分解为垂直方向电阻和横向电阻,分析了串联电阻与氧化孔半径的关系,提出了降低VCSEL串联电阻的具体方法.     

氧化限制型垂直腔面发射激光器串联电阻分析

含氧化限制孔的VCSEL具有低的阈值电流，但氧化孔的存在也会加大串联电阻．本文采用理论模型，详细计算了氧化限制型VCSEL的串联电阻．把串联电阻分解为垂直方向电阻和横向电阻，分析了串联电阻与氧化孔半径的关系，提出了降低VCSEL串联电阻的具体方法．     

氧化限制型795 nm垂直腔面发射激光器

单模795 nm垂直腔面发射激光器作为铷原子钟的激光光源,一般采用氧化限制结构获得单模输出。对垂直腔面发射激光器外延结构以及氧化限制孔径进行了优化设计。基于有限元分析方法,利用光纤波导理论和热电耦合模型,对氧化孔径的光学和电学限制进行了模拟,计算分析了实现单模和良好热电特性所需的氧化孔径大小。实验制备了具有不同氧化孔径的器件,并进行了功率-电流以及光谱特性测试。当氧化孔径为1.9μm时,在3～7 mA注入电流下器件始终保持单模输出,边模抑制比大于35 dB;器件保持单模输出的最大氧化孔径为3.8μm,室温下阈值电流为1 mA,最大饱和输出功率为2 mW,斜率效率为0.3 W/A,3 mA注入电流下的出射波长为790 nm,边模抑制比大于30 dB。制备的室温下单模特性良好的790 nm垂直腔面发射激光器,为实现高温下795 nm偏振稳定单模输出提供了可能。     

氧化限制结构940 nm垂直腔面发射激光器

为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10～80℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。     

垂直腔面发射激光器

The development and application of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) are summarized in this paper. The emphasis is focused on the high power single and 2-D arrays bottom-emitting VCSELs with a wavelength of 980nm. A distinguished device performance is achieved. The maximum continuous-wave (CW) output power of large aperture single devices with active diameters up to 500μm is as high as 1.95W at room temperature, which is to our knowledge the highest value reported for a single device. Size dependence of the output power, the threshold current and the differential resistance are discussed. A 16 elements array with 200μm aperture size (250μm center spacing) of individual elements shows a CW output power of 1.32W at room temperature.     

Lateral Oxidation in Vertical Cavity Surface Emitting Lasers

研究了垂直腔面发射激光器(VCSEL)的侧向氧化工艺及其特性.发现对于条形台面,氧化物生长遵循线性生长规律.但对于在VCSEL中采用的两种结构,氧化物的生长(温度高于435℃)表现为非线性生长行为.理论分析表明,台面结构的几何形状对高温下的氧化速率产生了影响.     

垂直腔面发射激光器光谱特性的实验研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振光随着电流的不同，出光的方向会发生变化。VCSEL注入电流在大于阈值时由于在谐振腔中存在微小的各向异性，使得光谱的单色性大大降低，这可能会导致VCSEL通信网络质量的下降，这就要求我们在设计和生长VCSEL时尽量减小腔内的各向异性。我们利用一套实验装置，在不同的注入电流下测量了VCSEL偏振光的光谱，从中得出VCSEL的一些光谱特性。     

基于垂直腔面发射激光器的收发模块研究进展

垂直腔面发射激光器因与传统的边发射激光器有不同的结构,所以在光互联、光存储、光通信等方面得到了越来越广泛的应用.文章概述了近年来以垂直腔面发射激光器为发光器件的收发模块结构的最新研究与进展,并讨论了其发展方向.     

微机械可调谐垂直腔面发射激光器调谐范围分析与设计

介绍了可调谐激光器的意义和它的基本调谐方法及调谐原理. 对影响微机械可调谐垂直腔面发射激光器调谐范围的因素做了重点分析，计算了空气隙的最大变化范围和由此引起的激射波长的调谐范围.     

垂直腔面发射激光器DBR结构反射特性分析

采用等效法布里-珀罗（F-P）腔方法对垂直腔面发射激光器（VCSEL）的上、下两层分布布喇格反射（DBR）结构的特性进行了研究，计算并讨论了上、下两层DBR结构在不同对称模型、不同周期数时对微腔结构的反射率的影响。得出反射面DBR结构的周期数为30左右，出光面DBR结构的周期数20左右，易实现激光输出，与实际设计基本一致。