大功率体光栅外腔半导体激光器的输出特性

宽条形大功率半导体激光器(LD)存在光谱温漂系数大、光谱宽度宽的缺点,为了改善宽条形大功率半导体激光器的光谱特性,采用一种体光栅(VBG)离轴外腔方法实现了宽条形大功率半导体激光器光谱特性的明显改善和高效率工作.宽条形半导体激光器的外腔结构主要包括激光器输出光束的快、慢轴准直光学透镜和离轴放置的体光栅.宽条形半导体激光器的激射条宽为100μm,当激光器工作电流为4.0 A时,外腔激光器的输出功率高达3.4 W,斜率效率为1.0 W/A,光谱宽度由自由出射条件下的2~3 nm减少为0.2 nm,峰值波长的温漂系数小于0.015 nm/℃.     

LP-MOVPE生长宽波导有源区无铝单量子阱激光器

介绍了无铝激光器的优点,利用LP-MOVPE生长出宽波导有源区无铝SCH-SQW结构激光器.该结构采用宽带隙InGaAlP作限制层,加宽的InGaP作波导层,增加对载流子和光子的限制作用,以克服有铝激光器易氧化和全无铝激光器载流子易泄漏的缺点.制作的条宽100μm、腔长1mm的激光器(腔面未镀膜),激射波长为831nm,室温连续输出光功率达1W.     

LP-MOVPE生长宽波导有源区无铝单量子阱激光器

介绍了无铝激光器的优点 ,利用 L P- MOVPE生长出宽波导有源区无铝 SCH- SQW结构激光器 .该结构采用宽带隙 In Ga Al P作限制层 ,加宽的 In Ga P作波导层 ,增加对载流子和光子的限制作用 ,以克服有铝激光器易氧化和全无铝激光器载流子易泄漏的缺点 .制作的条宽 10 0 μm、腔长 1mm的激光器 (腔面未镀膜 ) ,激射波长为831nm,室温连续输出光功率达 1W.     

2微米AlGaAsSb/InGaSb I类量子阱大功率激光器

通过分子束外延的方式生长了2微AlGaAsSb/InGaSb I类量子阱大功率激光器。制备了脊条形波导的激光二极管以及激光器线列（4个发射单元）,腔面均未镀膜。对单个激光二极管,在10℃工作温度下,最大连续激射功率为0.5W,阈值电流密度为150A/cm2,斜率效率为0.17W/A,在脉冲宽度为100微秒,5%占空比的条件下,其脉冲光功率达到0.98W。对激光器线列,室温最大连续激射功率为1.02W,最大脉冲激射功率达到3.03W。     

表面高阶曲线光栅半导体激光器横模特性分析

半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用,其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器,刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗,同时设置宽脊电流限制注入结构,使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值,从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18℃,对腔长为2 mm、条宽为500μm的器件进行测试,在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°,快轴发散角为29.2°,在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm,边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明,表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽,有助于实现半导体激光器的单模稳定输出,同时器件采用紫外光刻工艺,大幅降低了器件的制备难度。     

高速宽温度范围无致冷DFB半导体激光器

报道了一种高性能的1.3μm波长的应变多量子阱分布反馈半导体激光器,它具有高的直接调制速率、宽的无致冷工作温度范围以及可靠性能好的特点.通过对激光器有源区、波导层以及DFB光栅结构的综合优化,所制作的激光器具有低的阈值电流以及高的量子效率,其室温直接调制速率达到16GHz,能实现-40℃～85℃范围内无致冷工作,其中值寿命超过200万小时.     

MOCVD生长InGaAs/InGaAsP多量子阱光泵微碟激光器

用 MOCVD方法生长了 In Ga As/ In Ga As P多量子阱微碟激光器外延片 ,用光刻、干法刻蚀和湿法刻蚀等现代化的微加工技术制备出直径 9.5μm的 In Ga As/ In Ga As P微碟激光器 ,并详细介绍了整个制备工艺过程 .在液氮温度下用氩离子激光器泵浦方式实现了低阈值光泵激射 ,测出单个微碟激光器的阈值光功率为 15 0μW,激射波长约为 1.6μm,品质因数 Q=80 0 ,激射光谱线宽为 2 nm,同时指出微碟激光器激射线宽比 F- P普通激光器宽很多是由于其品质因数很高造成的     

MOCVD生长InGaAs/InGaAsP多量子阱光泵微碟激光器

用MOCVD方法生长了InGaAs/InGaAsP多量子阱微碟激光器外延片,用光刻、干法刻蚀和湿法刻蚀等现代化的微加工技术制备出直径9.5μm的InGaAs/InGaAsP微碟激光器,并详细介绍了整个制备工艺过程．在液氮温度下用氩离子激光器泵浦方式实现了低阈值光泵激射,测出单个微碟激光器的阈值光功率为150μW,激射波长约为1.6μm,品质因数Q=800,激射光谱线宽为2nm,同时指出微碟激光器激射线宽比F-P普通激光器宽很多是由于其品质因数很高造成的．     

新型隧道带间级联双波长半导体激光器

提出了通过隧道带间级联实现半导体激光器有多个激射波长的新型物理思想 ,并以GaAs为隧道结 ,InGaAs应变量子阱为有源区 ,利用金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)生长了含有两个有源区的双波长半导体激光器。制备了 90 μm条宽的脊型波导器件结构 ,测试得到了能同时激射 95 1nm和 986nm两个波长的双波长半导体激光器 ,腔面未镀膜时的斜率效率达到了 1 12W A ,垂直远场为基模 ,水平方向发散角为 10° ,垂直方向发散角为 36°。     

基于光谱学方法半导体激光器热特性测量

报道了一种基于激射光谱进行半导体激光器热特性测量的实验方法。结果表明，基于分析在不同脉冲驱动条件下1．3μm InAsp/IngaAsp脊波导应变补偿多量子阱激光器的激射光谱，可以得到该激光器的热阻等热特性参数。实验中也测量了该激光器的其他与热特性相关的光谱特性，如激光器激射光谱随驱动电流的变化等。该方法也可用于其他波段半导体激光器的热特性测量。     

国内大功率半导体激光器研究及应用现状

近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,在外延片结构中广泛采用应变量子阱结构、无铝有源区宽波导大光腔结构及非对称波导结构来提高端面光学灾变损伤光功率密度,还从腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个方面给予介绍。     

半导体可饱和吸收镜实现超短高功率脉冲激光研究进展

介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本结构及使用半导体可饱和吸收镜被动锁模固态激光器的基本原理.综述了利用半导体可饱和吸收镜被动锁模薄片式固态激光器及光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,获得高平均输出功率超短脉冲的最新进展,并指出量子点半导体可饱和吸收镜的使用将加速超短高功率脉冲的发展.     

用于半导体激光器的高效率复合波导结构

提出了一种高电光转换效率的新型复合波导半导体激光器结构（Composite Waveguide LD,CWG LD）。该器件结构高的电光转换效率得益于其所采用的Al组分阶梯分布AlxGa1-xAs波导层。通过优化设计波导层电阻率分布及能带分布,CWG LD结构在保证输出光功率的同时,可以有效地降低器件串联电阻并提高电光转换效率。结合理论分析及计算机数值仿真软件,分析了复合波导提升器件电光转换效率的机理。经优化,在激光器条宽为6 m、腔长为1 000 m的情况下,波导层阶梯数为1时CWG LD结构可以获得最大的电光转换效率。研究结果表明:在注入电流为900 mA时,CWG LD结构的串联电阻由常规波导器件结构的3.51 降低为2.67 ,电光转换效率由54.7%提升至69.5%。     

布拉格反射波导光子晶体宽光谱量子阱激光器

半导体宽谱激光在传感、光谱学等领域有着重要的应用.传统半导体宽谱激光器主要采用宽增益材料和全反射波导,采用简单量子阱结构制备宽谱激光器一直是个难题.作者首次证明了一种基于布拉格反射波导一维光子晶体的新型量子阱宽谱激光器,其结构主要包括In Ga As/Ga As量子阱和上下布拉格反射镜,通过偏离解理实现激光输出.研究发现在偏离角7°时,器件展现宽谱超辐射发光二极管特性,4.4°偏离角时实现了宽光谱激光输出,光谱宽度达到33.7 nm,连续输出功率36 m W.本研究为探索新型量子阱宽谱激光器提出了一种新的技术途径.     

高速脊波导激光器寄生电容的分析

高速调制半导体激光器光源是光纤通信系统、相控阵雷达等的关键器件。高速激光器的寄生电容是影响其调制带宽的因素之一。为了减小寄生电容,针对脊波导结构激光器的电容,采用计算机模拟与实际测试相结合的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,其寄生电容大小不仅与电极金属化面积有关,还与隔离沟的腐蚀深度有关。当腐蚀至波导层时,寄生电容减小到10pF以下。这一结论对实现激光器的高速调制是非常有意义的。     

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%。     

串联式可调恒流管驱动激光器的设计与测试

为了保护激光器工作并省去相应复杂的高速保护电路,设计了同步可调恒流管串联式激光器恒流源。采用模拟电路的方案实现两恒流管同步调整,使在整个调整范围内,不仅都能保持在恒流区域工作,而且其输出电流基本相等;激光器在400mA工作时由任一晶体管瞬时损坏引起的电流增大只有15mA。结果表明,用同步可调恒流管串联式电路制作的激光器恒流源具有很好的恒流特性和保护性能。     

Monolithic DWDM source with precise channel spacing

We report a low-cost manufacturing approach for fabricating monolithic multi-wavelength sources for dense wavelength division multiplexing(DWDM)systems that offers high yield and eliminates crystal regrowth and selective area epitaxy steps that are essential in traditional fabrication methods.The source integrates an array of distributed feedback(DFB)lasers with a passive coupler and semiconductor optical amplifier(SOA).Ridge waveguide lasers with sampled Bragg side wall gratings have been integrated using quantum well intermixing to achieve a fully functional four-channel DWDM source with 0.8 nm wavelength spacing and residual errors<0.13 nm.The output power from the SOA is>10 mW per channel making the source suitable for use in passive optical networks(PONs).We have also investigated using multisection phase-shifted sampled gratings to both increase the effective grating coupling coefficient and precisely control the channel lasing wavelength spacing.An 8-channel DFB laser array with 100 GHz channel spacing was demonstrated using a sampled grating with twoπ-phase-shifted sections in each sampling period.The entire array was fabricated by only a single step of electron beam lithography.     

漏光波导机制四元系半导体激光器

给出了漏光波导机制在四元系长波长半导体激光器中的一个应用实例。从理论上证明了漏光波导机制在四元系半导体材料中应用的可行性,并设计了相应结构的激光器件;然后由LPE技术获得这一器件。实践证明,理论和实验结果符合得很好。