隧道级联半导体激光器的光束质量因子

运用波导模式理论和光束传输的非傍轴矢量矩理论,对隧道级联InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器的光束质量进行了理论研究.分析了隧道级联半导体激光器内限制层厚度和垂直方向光束质量因子的关系.结果表明,在隧道结耦合距离内,隧道结不仅起到了再生载流子的作用,也作为无源波导拓展了光场,减小了垂直发散角,降低了光束质量因子.根据模拟结果设计并制备了高光束质量,小垂直发散角的隧道级联耦合大光腔半导体激光器,其阈值电流密度为271A/cm2,斜率效率为1.49W/A,垂直发散角为17.4°,光束质量因子为1.11的半导体激光器     

半导体激光器线阵的瞬态热特性研究

针对半导体激光器线阵,建立了二维的热传导模型,模拟计算得到了半导体激光器线阵的二维瞬态温度分布.分析表明器件温度随时间的变化过程可分为三个阶段:在加电后几十微秒的时间内,发光单元之间未出现热交叠,不同填充比的线阵器件的温度基本一致;在几十微秒到几十或几百毫秒之间,大填充比结构线阵的发光单元之间先发生了热交叠,温度上升较快;微通道制冷的器件在几十毫秒之后温度达到稳定,平板热传导热沉封装的器件在几百毫秒之后温度才达到稳定.热传导热沉封装时,在相同的注入电流密度下,高填充比器件的发光单元之间出现温差更快.     

横向微堆积大功率半导体激光器线阵的制备

提出了一种横向微堆积大功率半导体激光器线阵的新结构,在相同的注入电流下提高了器件的输出光功率,有效缓解了大电流下的器件热烧毁和光学灾变性毁坏(COD)。制备了横向微堆积三有源区半导体激光器线阵列,在50A的工作电流下,其输出光功率可达到79.3W,斜率效率可达1.81W/A,是传统单有源区bar条的两倍多。     

GaN薄膜电子声成像和电子背散射衍射研究

采用扫描电声显微镜(SEAM)和电子背散射衍射(EBSD)对异质外延在Al2O3衬底上GaN界面区域成像测试分析。异质外延失配应力导致在Al2O3和GaN界面附近的微区晶格畸变在SEAM的声成像中可以清楚看到,而且受应力影响集中区域的微区衬度差异明显。利用EBSD色带图及质量参数分析了失配应力变化,晶格应变和弹性形变在200nm内可以得到释放。     

焊料空隙对条形量子阱激光器温度布的影响

针对量子阱半导体激光器建立了内部的热源分布模型,利用有限元方法模拟计算得到了条形量子阱半导体激光器的三维稳态温度分布,分析了芯片与热沉间的焊料空隙对芯片内部稳态温度分布的影响.模拟结果表明焊料空隙的位置和尺寸都将影响到芯片内部的温度分布,焊料空隙的存在将导致空隙上方的芯片内部出现局部热点.随着焊料空隙的增大,芯片内热点区域增大,温度增高.位于芯片的条形电极中心下方的焊料空隙引起的芯片内部局部温升最大,并且沿腔长方向光出射腔面上温度相对较高,易引起光出射腔面上正反馈的电热烧毁,与实验结果吻合.     

808nm大功率半导体激光器腔面光学膜工艺

用电子束蒸发离子辅助镀膜方法为808nm大功率半导体激光器镀制了SiO2/TiO2高反膜及SiO2或Al2O3减反膜,结果表明镀膜后激光器外微分量子效率明显提高(由0.7提高到1.24),而且可在一定范围内调节阈值电流密度,器件寿命也有很大提高.对这种方法所镀制的SiO2/TiO2膜用作808nm半导体激光器高反膜的可行性进行了分析和探讨,认为是一种可行的方法.     

碳掺杂GaAs激光器侧向扩展电流的研究

实验研究了碳掺杂ＧａＡｓ激光器帽层的侧向扩展电流对阈值的影响。     

垂直腔面发射激光器光场数值解的打靶法

利用传输矩阵法得到了垂直腔面发射激光器（VCSELs）内部光场应满足的本征方程，并通过打靶法对方程进行了求解。数值结果表明，该方法具有求解速度快和精度高的优点。用该方法模拟分析了有源区两侧GaAs垒层的厚度及spacer层中的Al组份对阈值增益、光限制因子和共振波长的影响。     

宽反射角DBR红光发光二极管

对用于提高AlGaInP红光发光二极管出光效率的传统DBR进行了分析,用MOCVD生长了包含对垂直入射光反射的DBR和对斜入射光反射的DBR复合在一起的红光LED,在20 mA注入电流下,LED的峰值波长为630 nm,轴向光强达到137 mcd,输出光功率为2.32 mW.与常规的LED相比,光强和输出光功率有很大的提高.     

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.