Selectively etched tunnel junction for lateral current and optical confinement in InP-based vertical cavity lasers

We demonstrate a thin, selectively lateral-etched, AlIn(Ga)As tunnel-junction (TJ) layer as a current and optical confinement aperture in the InP-based long-wavelength vertical cavity surface-emitting lasers (VCSELs). A high etch selectivity was demonstrated by etching the aperture a distance of several microns without affecting the surrounding InP etch-resistant layer. Edgeemitting lasers enclosing the TJ aperture showed high injection efficiency and low current spreading underneath the aperature. Single-mode continuous-wave operation of a 1.55-μm VCSEL was demonstrated successfully with a room-temperature differential efficiency of 21% using a 6-μm-wide TJ aperature.     

基于VCSELs外光反馈干涉的微小振动测量研究

利用垂直腔面发射激光器(VCSELs)的外光反馈干涉技术推出微小振动测量数学模型,由此提出一种基于外腔VCSELs的微小振动测量系统,并对正弦波形式的微小振动进行了仿真测量.结果表明,该模型的测量误差比传统微小振动测量方法的误差下降了1～2个数量级;进一步得出,合理选取外光反馈强度可使误差达到最低且能直接判断待测物体的振动方向.     

VCSELs高阶分岔及混沌行为的参数控制

基于自发辐射在微腔激光器中的独特性,利用参数开关调制控制混沌的理论和技术,对VCSELs实施高频大信号深度调制和混沌控制的数值模拟.结果表明,提高自发辐射因子可抑制VCSELs的非线性行为,通过对自发辐射因子的开关调制,可把系统由混沌状态控制到平衡态和nP周期轨道,同时给出了VCSELS各种稳定周期态、分岔数、分岔点位置和混沌带与调控参数之间的定量关系.     

椭圆偏振光注入下VCSELs的偏振开关特性研究

本文基于自旋反转模型,理论研究了椭圆偏振光注入下垂直腔面发射激光器(VCSELs)的偏振开关特性。研究结果表明:在X偏振模占主导的VCSELs中,采用椭圆偏振光注入时,随着注入偏转角度θ的增大,VCSELs发生偏振开关所需的最小注入系数(ηin min)值将呈现减小的趋势;当注入偏转角度θ值固定时,随着注入光与VCSELs中心频率之间的频率失谐量从负值变化到正值,ηin min值总体呈现出先减小后增大的趋势,而ηin min的极小值出现在了注入光的频率靠近VCSELs的Y偏振模频率的附近。因此,改变注入偏转角度及注入频率失谐量均可以实现对VCSELs的偏振开关的有效调控。     

新型垂直腔面发射激光器的最优化设计模式

本文通过提出具有优点为微分量子效率可以大于l的一种新型多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)结构，可得到阈值电流更小、输出功率更大的器件。同时，通过对这种器件功率效率的分析，总结出针对这种新型结构的以固定工作电流及串联电阻为参数的最优化DBR反射率公式，并且就功率效率与工作电流、串联电阻及反射率的关系进行了讨论，这将对器件的合理设计以及器件制备具有实质性的指导作用。     

深度调制下VCSELs典型结构参数的研究

通过构建垂直腔表面发射半导体激光器(VCSELs)的动态仿真模型，研究了有源层孔径和厚度对VCSELs大信号深度调制特性的影响。仿真结果表明，在大信号调制下，较小的有源层孔径和厚度对系统的非线性效应显现出更好的抑制能力，而且具有更高的调制带宽；合理地控制有源层孔径和厚度可以抑制系统的非线性行为，提高调制带宽。     

垂直腔面发射激光器的热学特性

通过求泊松方程、电流密度方程、载流子扩散方程以及有源层结压降方程自洽解的方法，计算了垂直腔面发射激光器（VCSEL）的电势分布，进而求解热传导方程，得到VCSEL的温度分布．详细分析了注入电流密度小于或等于阈值电流密度时，晶片键合结构垂直腔面发射激光器的键合界面阻抗、氧化层限制孔径、外加电压以及分布布拉格反射镜的热导率的大小对VCSEL内部温度分布的影响．     

高功率底发射VCSELs的制作与特性研究

研究制作了大面积底发射氧化限制面发射激光器,并分析了器件特性.通过增加有源区面积,改进制作工艺,采用Al2O3作钝化膜和多层复合HfO₂作增透膜等方法,提高了激光器输出功率.分析了最大输出功率与有源区直径和注入电流之间的依赖关系.结果表明:有源区直径分别为500μm和600μm的单管,室温下均达到连续输出功率1.95W,这也是目前国际上所实现的单管室温连续输出最高功率;实验所得最大输出功率与有源区直径和注入电流之间的依赖关系与理论计算所得结果一致.并特别讨论了直径200μm的器件的近场和远场光强分布,获得单横模工作.     

自绝缘氧化限制型850nm垂直腔面发射激光器

介绍了一种制作氧化限制型垂直腔面发射激光器的新途径,自绝缘工艺.采用该工艺制作了氧化限制型850 nm VCSELs.详细地介绍了自绝缘器件的工作原理和制作流程,并对侧氧化相关参数进行了实验研究.在此基础上,制备了不同出光孔径的850 nm VCSELs器件,测得出光孔径12μm的器件最大输出功率达到10 mW,微分量...     

Large Aperture Low Threshold Current 980 nm VCSELs Fabricated with Pulsed Anodic Oxidation

Pulsed anodic oxidation technique, a new way of forming current blocking layers, was successfully used in ridge-waveguide QW laser fabrication. This method was applied in 980 nm VCSELs fabrication to form a high-quality native oxide current blocking layer, which simplifies the device process. A significant reduction of threshold current and a distinguished device performance are achieved. The 500 μm diameter device has a current threshold as low as 0.48 W. The maximum CW operation output power at room tempe...