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.     

垂直腔面发射激光器特性测试系统与应用研究

根据垂直腔面发射激光器(VCSEL)的工作特性,设计了一种新型的易于实验室普及使用的VCSEL特性测试系统,文中详细介绍了该测试系统的组成,包括VCSEL的驱动电源--锯齿波稳流电源、光电检测电路和图象显示及数据传输系统等,并对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的工作特性进行测试,得到了相关测试曲线.研究表明,该系统使用方便,成本适中,有一定应用价值.     

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.     

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.     

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.     

VCSEL器件的高频模拟与实验

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)作为一种新型的半导体激光器,已经在计算、网络、传感以及其他应用领域产生了巨大影响.与一般的边缘发射半导体激光器相比,VCSEL具有更低的阈值、功耗和生产成本;更高的效率、调制带宽和温度稳定性;更小、更对称的光束发散角等优越的性能.其在Gigabit Ethernet和Fiber Channel中应用已经取得了巨大的成功. 本文就通信用VCSEL的高频特性进行了讨论.使用通用的电路仿真器SPICE对其调制特性进行了模拟,并且通过实验得到了高频调制下VCSEL的各特征曲线.对进一步优化基于VCSEL的数据通信网络性能进行了有益的探索.(OD9)     

多量子阱VCSEL速率方程的数值模拟分析

采用光增益与载流子浓度的对数关系,考虑到非辐射复合的影响,从理论上推导出多量子阱垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL) 的速率方程.讨论了阈值电流密度、最佳阱数与器件参数(腔长和端面反射率) 之间的关系,为改善VCSEL阈值特性和优化器件结构提供了理论依据.     

840 nm VCSEL阵列湿法氧化研究

湿法氧化工艺已经成为制备垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其阵列的关键技术,为提高器件的散热性能,对单元器件采用环行分布孔的氧化窗口,优化设计了分布孔的数目与间距.同时从瞬态热传导方程对构成激光器阵列单元器件的热相互作用进行了理论的分析.采用湿法氧化工艺制备了840 nm、3×3二维VCSEL阵列,对阵列器件的光电特性、光谱及近场等进行了测量,证明器件性能良好.     

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.     

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。     

长波长VCSEL结构中的欧姆接触工艺

简要叙述了欧姆接触工艺在长波长垂直腔面发射激光器(VCSEL)制作中的重要作用.采用圆环传输线方法(CTLM)研究了应用于长波长VCSEL结构的p型InGaAsP和InP材料与Ti-Au的接触特性,发现p-InGaAsP与Ti-Au经高温退火后能获得欧姆接触,其最低比接触电阻值可达6.49×10-5Ω·cm2.将此工艺结果应用于1.3 μm VCSEL结构中,发现其开启电压和串联电阻显著减小.     

850 nm氧化限制型VCSEL研究

通过对850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的研究,研制出了满足实用要求的高性能的850nm氧化限制型VCSEL.激光器12μm和16μm氧化孔径25℃的阈值电流分别为1.2mA和1.8mA,斜效率为0.58mW/mA,微分串联电阻为35Ω和25Ω,激光器具有良好的温度特性和可靠性,可应用于1.25Gbit/s数据通信.     

激光光谱研究垂直腔面发射激光器的特性

设计并实现了一种通过原子对激光的吸收光谱研究被动型相干布居囚禁(CPT)原子钟所使用的垂直腔面发射激光器(VCSEL)特性的实验方法。通过切换输入VCSEL的微波功率,实验记录原子对单色和调频多色激光的吸收谱,借助光谱分析研究了VCSEL激光管自身温度变化速度、微波功率变化造成VCSEL的温度变化及VCSEL输出波长随温度的变化等特性,以及通过所实现的光谱直接测量所用VCSEL制备CPT态的效率。该方法为CPT原子钟所用的VCSEL提供了一个有用的测试、研究平台,对于原子钟的研制和VCSEL研究具有实际价值。     

光通信用垂直腔面发射激光器的进展

垂直腔面发射激光器(VCSEL)以其优异的性能有望成为信息时代的新光源.文章介绍了用于光通信的VCSEL的开发现状.     

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。     

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。     

垂直腔面发射激光器驻波图样与特性分析

根据电场在激光器腔镜反射的相位特性,研究了在不同腔镜组合情况下垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)几种可能的驻波图样。结果表明,驻波图样与两端反射镜顶层折射率的选择密切相关,有源层中心与驻波波腹的相对位置对VCSEL的限制因子以及阈值特性等有很大的影响。     

AlAs/AlGaAs的湿氧氧化及其在VCSEL制备中的应用

根据制备垂直腔面发射激光器 (VCSEL)电流限制层的需要 ,通过实验方法研究了氧化温度、Al组分和晶向等条件对AlGaAs氧化速率的影响 ,得到适用于VCSEL的材料参数和氧化条件 ;对氧化后表面分层、欧姆接触特性变差等现象进行分析 ,得到解决或改善方案。比较AlAs和Al0 .98Ga0 .0 2 As氧化特性及氧化后的热稳定性 ,结果表明Al0 .98Ga0 .0 2 As较AlAs更适于作VCSEL电流限制层。将优化的氧化条件及材料参数应用于VCSEL制备 ,得到室温连续工作的VCSEL器件 ,其阈值电流为 0 .8mA ,激射波长为 980nm ,工作电流为 15mA时输出功率可达 3.2mW。     

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。