利用三量子阱结构拓宽1550nm InGaAlAs超辐射发光管光谱

为了拓宽1 550nm InGaAlAs超辐射发光二极管(SLD)的输出光谱,采用三量子阱结构(分别对应1 530、1 550、1 570nm中心激射波长)作为有源区制作了1 550nm SLD,并在器件非出射端部分制作成非注入吸收区,通过吸收区抑制激射。实验结果表明研制的SLD最大输出功率为26.1mW时,中心波长为1 567nm。最大光谱半高宽(FWHM)大于44nm。此外,器件即使在最大输出功率下,仍然具有较宽的光谱。     

高功率850 nm宽光谱大光腔超辐射发光二极管

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为提高半导体超辐射发光管的光谱宽度,采用非均匀阱宽多量子阱(MQW)材料拓宽超辐射器件的输出光谱。优化设计器件的波导结构,利用大光腔结构设计出高功率、低发散角850 nm超辐射发光二极管。采用直波导吸收区而后在器件的出光腔面上镀制抗反射膜的方法制作超辐射发光二极管。器件在140 mA时器件半峰全宽(FWHM)可以达到26 nm,室温下连续输出功率达到7 mW。器件的垂直发散角为28°,水平发散角为10°。由于器件具有比较小的发散角,与光纤耦合时具有比较高的耦合效率,单模保偏光纤耦合输出功率达到1.5 mW。     

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.     

一种大功率低偏振度量子阱超辐射发光二极管

设计了一种张应变与压应变相结合的混合应变量子阱结构超辐射发光二极管,研究了TE模和TM模在器件中的模式增益,分析了影响增益偏振性的因素,在此基础上通过改变有源层量子阱的应变类型、应变量以及层数来达到高增益和偏振不敏感性。最后按设计工艺流程生长了芯片,实验结果表明,所设计的SLD芯片单管输出功率在100mA驱动电流下可达3.5mW,出射光谱FWHM约为40nm,20nm波长范围内偏振度为0.3dB,具有较理想的大功率、宽光谱、低偏振度特性。     

倾斜结构InGaAsP/InP集成超辐射光源

为提高半导体超辐射器件的输出功率 ,在原有的将超辐射发光管 (SLD)与半导体光放大器 (SOA)单片集成的基础上 ,将器件电流注入区中心轴线倾斜 6° ,制得了 1 5 μm倾斜结构的InGaAsP InP集成超辐射光源。发现这种新型结构的单片集成器件具有抑制激射的功能。在较低的电流注入下 ,得到了 38mW的脉冲超辐射输出功率。其光谱宽度 (FWHM )和平行、垂直于结平面的远场半宽分别为 16nm ,15°和 6 4°。同时 ,通过对该集成器件特性的研究 ,发现如何增加SOA部分的入射光功率是提高该集成器件性能的一个十分关键的因素     

1.3 μm InGaAsSb/GaAsSb量子阱激光器有源区结构设计

为了研制满足光纤通讯需求的高性能半导体激光器,对压应变InGaAsSb/GaAsSb量子阱激光器有源区进行了研究。根据应变量子阱能带理论、固体模型理论和克龙尼克-潘纳模型,确定了激射波长与量子阱材料组分及阱宽的关系。基于Lastip软件建立了条宽为50 μm、腔长为800 μm的半导体激光器仿真模型,模拟器件的输出特性,讨论了量子阱个数对器件光电特性的影响。结果表明：当量子阱组分为In0.44Ga0.56As0.92Sb0.08/GaAs0.92Sb0.08、阱宽为9 nm、量子阱个数为2时,器件的性能达到最佳,阈值电流为48 mA,斜率效率为0.76 W/A。     

1.3μm高增益偏振无关应变量子阱半导体光放大器

采用低压金属有机化学气相外延法 (LP MOVPE)生长并制作了 1 3μm脊型波导结构偏振无关半导体光放大器 (SOA) ,有源区为基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱 (4C3T)结构 ,压应变阱宽为 6nm ,应变量 1 0 % ,张应变阱宽为 11nm ,应变量 - 0 95 % ;器件制作成 7°斜腔结构以有效抑制腔面反射。半导体光放大器腔面蒸镀Ti3 O5/Al2 O3 减反 (AR)膜以进一步降低腔面剩余反射率至 3× 10 -4以下 ;在 2 0 0mA驱动电流下 ,光放大器放大的自发辐射 (ASE)谱的 3dB带宽大于 5 0nm ,光谱波动小于 0 4dB ,半导体光放大器管芯的小信号增益近 30dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 6dB ,饱和输出功率大于 10dBm ,噪声指数 (NF)为 7 5dB。     

硅衬底上GaAlAs/GaAs单量子阱激光器

采用MOCVD方法在硅衬底上生长了带应力超晶格的GaAlAs/GaAs单量子阱外延片,并用质子轰击隔离法制成10微米条形单量子阱激光器.在室温下加脉冲电流(重复频率26KHz,脉宽1μs)观察到受激发射.最低阈电流92mA、激射波长849.2nm,外微分量子效率11％.     

1310nm大功率高偏振度量子阱超辐射发光二极管

设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管.设计的脊波导出光面TiO2/SiO2四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6,分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响.实验结果表明,在250 mA直流电流驱动下,所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7 mW,出射光谱FWHM约为37.3 nm,光谱纹波系数低于0.15 dB,TE模式输出光强占主导,偏振度约为19.2 dB.     

MOVPE生长1.3 μm无致冷AlGaInAs/InP应变补偿量子阱激光器研究

通过低压金属有机化学气相外延 (LP MOVPE)工艺生长了AlGaInAs应变补偿量子阱材料 ,通过X射线双晶衍射、光荧光、二次离子质谱的测试分析得到了材料生长的优化工艺参数 ,降低了材料中的氧杂质含量 ,得到了高质量AlGaInAs应变补偿量子阱材料 ,室温光致发光半宽FWHM =2 6meV。采用此外延材料成功制作了 1 3μm无致冷AlGaInAs应变量子阱激光器 ,器件测试结果为 :激射波长 :12 90nm≤ λ≤ 1330nm ;阈值电流 :Ith(2 5℃ )≤15mA ;Ith(85℃ )≤ 2 5mA ;量子效率变化 :Δηex(2 5～ 85℃ )≤ 1 0dB。     

980nm高功率应变量子阱阵列激光器的研制

利用分子束外延（MBE）方法研制出了高质量的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱阵列激光器。其有源区采用分别限制单量子阱结构，激射波长在980nm左右，阵列器件由48个LD构成，在重复频率300Hz、脉冲宽度200μs的条件下，定温光功率输出达到20W，斜率效率1.1W/A，光电转换效率29％。     

低阈值高效率InAIGaAs量子阱808nm激光器

以Al0.3Ga0.7 As／InAlGaAs／Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区，实现降低808nm半导体激光器的阈值电流，并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构，并利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件，保证了5．08cm片内的量子阱（OW）光致发光（PL）光谱峰值波长均匀性达0．1％。对于条宽为50／zm，腔长为750／zm的器件，经镀膜后的阈值电流为81mA，斜率效率为1．22W／A，功率转换效率达53．7％。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2cm^-1，内量子效率达90％。结果表明，压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

1 550 nm宽光谱超辐射发光二极管的研制

超辐射发光二极管因其宽光谱低抖动的光谱特点以及输出光为非相干光的特性,在光学相干层析成像技术、光处理技术等领域具有重要应用。为获得宽光谱低抖动的超辐射输出光,设计并制备了一种1 550 nm AlGaInAs多量子阱超辐射发光二极管。采取倾斜12波导并增加隔离区,结合抗反射薄膜,最终实现宽光谱输出的超辐射发光二极管,并比较了有无隔离区对器件性能的影响。实验结果表明,制得的超辐射发光二极管3 dB光谱宽度可拓宽至83 nm,光谱纹波小于0.1 dB,在200 mA工作电流下,出光功率大于1.5 mW。     

2 μm半导体激光器有源区量子阱数的优化设计

利用LASTIP软件理论分析了有源区量子阱数目对不同组分的InGaAsSb/AlGaAsSb 2 m半导体激光器能带、电子与空穴浓度分布以及辐射复合率等性能参数的影响。研究表明: 量子阱的个数是影响激光器件性能的关键参数, 需要综合分析和优化。量子阱数太少时, 量子阱对电子束缚能力弱, 电子在p层中泄漏明显, 辐射复合率低。量子阱数过多时, 载流子在阱内分配不均匀, p型层中电子浓度升高, 器件内损耗加大, 辐射复合率下降。结合对外延材料质量的分析, InGaAsSb/AlGaAsSb 半导体激光器有源区最优量子阱数目为2~3。该研究结果可合理地解释已有实验报道, 并为2 m半导体激光器结构设计提供理论依据。     

InGaAsP单量子阱激光器热特性研究

从InGaAsP单量子阱激光器热效应分析入手,采用自行设计的热封闭系统对808nm InGaAsP单量子阱激光器温度特性进行了研究.实验表明,在23℃～70℃的温度范围内,器件的功率由1.12W降到0.37 W,斜率效率由1.06 W/A降到0.47 W/A.实验测得其特征温度T0为321 K.激射波长随温度的漂移为0.45 nm/℃.其芯片的热阻为2.44℃/W.     

全固源分子束外延InAsP/InGaAsP多量子阱1.55μm激光器

利用新型全固源分子束外延技术 ,对 1 .5 5 μm波段的 In As P/ In Ga As P应变多量子阱结构的生长进行了研究。实验表明 ,较低的生长温度或较大的 / 束流比有利于提高应变多量子阱材料的结构质量 ,而生长温度对材料的光学特性有较大的影响。在此基础上生长了分别限制多量子阱激光器结构 ,制作的氧化物条形宽接触激光器实现了室温脉冲工作 ,激射波长为 1 5 63 nm,阈值电流密度为 1 .4k A/ cm2 。这是国际上首次基于全固源分子束外延的 1 .5 5 μm波段 In As P/ In Ga As P多量子阱激光器的报道     

长春光所机研制的“808nm百瓦级连续波无铝量子阱叠阵激光器”已达国际领先水平

由长春光机所承担的吉林省科技厅重大项目“808nm百瓦级连续波无铝量子阱叠阵激光器研制”项目已通过成果鉴定。该项目建立了自己的无铝大功率量子阱激光器设计方法,优化设计了材料和器件结构,并攻克了管芯制作、器件封装、散热和电源驱动等一系列关键工艺技术;在国际上首次采用光源成像调节技术实现了5bar光束共线;研制出连续输出达217W、光谱半宽为2.5nm、5bar共线性好的激光叠阵模块,主要技术指标达到国际领先水平。     

InGaAs（P）应变多量子阱激光器的理论分析与优化设计

本文从理论上分析计算并给出了ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）应变多量子阱激光器的优化设计参数，考虑到多量子阱阱区的注入不均匀性，提出了一种新的分析和设计方法。对于激射波长为１．５５微米的１．５％压缩应变多量子阱激光器，最佳的阱数为四个，最佳腔长为５００微为左右．     

低阈值高效率InAlGaAs量子阱808 nm激光器

以Al0.3Ga0.7As/InAlGaAs/Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区,实现降低808 nm半导体激光器的阈值电流,并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构,并利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件,保证了5.08 cm片内的量子阱(QW)光致发光(PL)光谱峰值波长均匀性达0.1%。对于条宽为50μm,腔长为750μm的器件,经镀膜后的阈值电流为81mA,斜率效率为1.22 W/A,功率转换效率达53.7%。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2 cm-1,内量子效率达90%。结果表明,压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

InGaAs/AlGaAs半导体激光器二维阵列

用金属有机化合物气相淀积 (MOCVD)技术外延生长了InGaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料。利用该材料制成半导体激光器一维线阵列 ,然后再串联组装成二维阵列 ,在 1 0 0 0 μs的输入脉宽下 ,输出峰值功率达到 730W (77A) ,输出光功率密度为 4 87W/cm2 ,中心激射波长为 90 3nm ,光谱半宽 (FWHM )为 4 4nm。在此条件下可以稳定工作 86 0 0h以上