980nm波段连续光纤激光器的研究进展

980nm波段掺镱光纤激光器在高亮度抽运源和蓝绿光源方面具有广泛的应用前景。首先介绍了980nm波段连续光纤激光器的研究价值、研究难点。然后,介绍了国内外研究机构在980nm波段连续光纤激光器和放大器方面的研究进展和存在的问题。最后对980nm波段连续光纤激光器和放大器未来发展方向进行探讨。     

对GaAs衬底表面进行氩离子清洗的研究

介绍了离子清洗技术在提高980nm半导体激光器可靠性方面的应用。外延片在空气中解理后，半导体激光器的腔面会吸附上碳和氧等杂质。腔面吸附的氧和碳严重影响了器件的可靠性。本文用GaAs衬底表面模拟半导体激光器的解理腔面，并对其进行氩离子清洗，俄歇电子能谱（AES）分析显示氩离子清洗可以有效地清除GaAS表面的氧和碳等杂质。     

980nm光纤激光器发展现状与展望

980nm波段的掺镱光纤激光器因有望获得高亮度激光输出,代替980nm波段的半导体激光器成为掺铒/镱光纤激光器高亮度的抽运源而备受关注。从980nm波段光纤激光器广泛使用的4类增益光纤——单模单包层掺镱光纤、常规双包层掺镱光纤、JAC(Jacketed air-clad)掺镱光纤以及超大纤芯掺镱光子晶体光纤出发,对国际上各研究机构所做的工作进行了综述,介绍了其实验进展和存在的问题。最后就980nm波段光纤激光器的未来发展方向进行了探讨。     

980 nm半导体激光器的模场分布

结合980nm半导体激光器的特点，通过对高斯光束的发散特性的分析，得到激光器的模场分布特点。为提高980nm半导体激光器与光纤的耦合提供理论基础。     

非制冷980 nm半导体激光器封装设计与热特性分析

针对非制冷980 nm半导体激光器组件的封装结构,对采用倒装贴片封装的激光器模块内部芯片外延层、热沉和焊料层进行了优化设计,运用有限元法(FEM)对微型双列直插(mini-DIL)非制冷980 nm半导体激光器在连续波(CW)驱动条件下的热场分布进行了模拟计算.对比了倒装贴片和正装贴片的激光器热特性,并对实际封装的激光器光电性能进行了测试.倒装贴片型非制冷980 nm半导体激光器的输出光谱在0～70℃时中心波长漂移仅为0.2 nm,半峰全宽(FWHM)小于1.6 nm,边模抑制比(SMSR)保持在45 dB以上,最大出纤功率达200 mW.研究结果表明,倒装贴片的非制冷980 nm半导体激光器在热稳定性和光电性能方面都有较大提高,能够满足高性能小型化掺铒光纤放大器对非制冷980 nm半导体激光器的性能要求.     

电极分离的980nm锥形激光器的研制

对脊形波导区和锥形区电极分离的980nm锥形激光器(简称电极分离的980nm锥形激光器)改变脊形波导区所加电流,测试激光器的P-I特性和光束质量因子,与脊形波导区和锥形区共用电极的980nm锥形激光器(简称电极共用的980nm锥形激光器)的测量参数进行对比.发现电极分离的980nm锥形激光器的P-I特性曲线比较光滑,没有明显的扭折.随着脊形波导区的电流逐渐超过150mA以后,器件的最大输出功率逐渐达到4.28W,与电极共用的980nm锥形激光器相同并趋于饱和,光束质量因子从3.79降到2.45(输出功率为1W).     

电极分离的980nm锥形激光器的研制

对脊形波导区和锥形区电极分离的980nm锥形激光器(简称电极分离的980nm锥形激光器)改变脊形波导区所加电流,测试激光器的P-I特性和光束质量因子,与脊形波导区和锥形区共用电极的980nm锥形激光器(简称电极共用的980nm锥形激光器)的测量参数进行对比.发现电极分离的980nm锥形激光器的P-I特性曲线比较光滑,没有明显的扭折.随着脊形波导区的电流逐渐超过150mA以后,器件的最大输出功率逐渐达到4.28W,与电极共用的980nm锥形激光器相同并趋于饱和,光束质量因子从3.79降到2.45(输出功率为1W).     

高功率980nm非对称宽波导半导体激光器设计

设计了980nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器,并在结构中插入电流阻挡层,有效地阻止载流子的泄露。用LASTIP软件对980nm非对称宽波导量子阱激光器进行理论模拟,与传统的980nm对称宽波导量子阱激光器相比,非对称宽波导量子阱激光器波导和量子阱之间有更小的能带差,非对称宽波导结构具有更低的阈值电流,更高的斜效率以及更低的阻抗,所以带有电流阻挡层的980nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器有更高的光电转换效率和输出功率。     

大功率980 nm InGaAs/InGaAsP/InGaP激光器热特性

利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)生长了无铝980 nm InGaAs/InGaAsP/InGaP单量子阱(SQW)激光器,测试了含铝的InGaAs/OaAs/AlGaAs和无铝的InGaAs/InGaAsP/InGaP两种不同材料的980 nmInGaAs SQW激光器在30～70℃范围内的P-I-V特性曲线,对比分析了两种材料系980 am激光器输出光功率、阈值电流、斜率效率和激射波长随温度的变化,并对InGaAs/InGaAsP/InGaP激光器进行了可靠性实验.     

长春光机所研制成功了980nm高功率垂直腔面发射激光器

长春光机所与中科院物理所共同承担的创新项目“980nm高功率垂直腔面发射激光器”已通过成果鉴定。 在该项目的研究过程中,科技人员对高功率垂直腔面发射激光器的结构进行了优化设计,攻克了一系列关键工艺技术,在980nm高功率垂直腔面发射激光器研制方面取得了突破性进展;在     

大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究

针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。     

Simultaneous wavelength-stabilization of 980-nm pump lasers

High power 980-nm strained QW semiconductor lasers connected to the input ports of a 4×4-fused fiber star coupler are simultaneously wavelength-locked through reflection from a single narrow-band fiber grating connected to one output port. This configuration enables simple pump wavelength control, inhibits deleterious pump-laser interactions, and improves amplifier reliability through pump redundancy     

半导体激光器电源与非辐射复合电流的相关性

测量了50余只980nmInGaAsP/InGaAs/AlGa As 双量子阱高功率半导体激光器的低频电噪声及其V－I特性。结果表明,小注入情况下,980nm半导体激光器的低频电噪声主要表现为1/f特性,并与器件的表面非辐射复合电流有着良好的对应关系。     

半导体激光器电噪声与非辐射复合电流的相关性

测量了50余只980 nm InGaAsP/InGaAs/AlGaAs双量子阱高功率半导体激光器的低频电噪声及其V-I特性。结果表明,小注入情况下,980 nm半导体激光器的低频电噪声主要表现为1/f特性,并与器件的表面非辐射复合电流有着良好的对应关系。     

980 nm大功率半导体激光器增透膜的优化设计与制备

对于大功率半导体激光器,根据其最佳工作点随着和端面反射率相关的阈值电流等参数的变化规律,选择适合的腔面膜反射率系数进行设计。设计并制备三种腔面膜膜系,它们的增透膜在980 nm处反射率系数分别为8%、5%与2%,高反膜反射率系数均为90%。器件封装后分别测试其发光性能,数据显示与未镀膜的激光器相比,镀膜后的激光器在输入15 A电流时,它们的输出功率提高了35.18%~37.35%;它们在其最佳工作点处转换效率提高了25.33%~27.44%;此外高反膜反射率一定时,它们达到最佳工作点所需的电流值随其增透膜反射率系数减小而增大,结果表明优化选取合适的半导体激光器腔面膜膜系进行镀制,可以使半导体激光器在最佳工作点具有更大的输入电流,从而更适合在大功率工作。     

半导体激光器输出波长随工作电流变化的实验研究

以2W连续红外(980nm)半导体激光器(InGaAs)和120mW连续红外(980nm,带制冷器与尾纤)半导体激光器(InGaAsP)为例,测量激光器输出光束的波长随工作电流变化的规律。实验结果表明:工作电流增加,光束波长向长波红移,斜率分别近似为0.374nm/100mA、0.220nm/10mA;工作电流大时的红移现象比电流小时明显。     

自由空间用半导体激光器抗辐射的研究

为了提高半导体激光器的抗辐射性能,满足空间应用的需要,在介绍了空间辐射环境的基础上,对空间辐射在半导体激光器中产生的总剂量效应、单粒子翻转效应和位移效应进行了分析,并探讨了半导体激光器在空间辐射环境中相应的抗辐射防护技术。对980 nm单模半导体激光器采用了端面镀膜、Al2O3绝缘介质层、真空封装等抗辐射的改进措施,有效地提高了半导体激光器的抗辐射能力。     

Packaging and Performance of 980nm Broad Area Semiconductor Lasers

<正>High power broad area semiconductor lasers have found increasing applications in pumping of solid state laser systems and fiber amplifiers, frequency doubling, medical systems and material processing. Packaging including the assembly design, process and thermal management, has a significant impact on the optical performance and reliability of a high power broad area laser. In this paper, we introduce the package structures and assembling process of 980nm broad area lasers and report the performances including output power, thermal behavior and far fields.We will report two types of high power broad area laser assemblies. One is a microchannel liquid cooled assembly and the other is a conduction cooled CT-mount assembly .Optical powers of 15W and 10W were achieved from a 980nm broad area laser with a 120μm stripe width in a microchannel liquid cooled assembly and conduction cooled CT-mount assembly, respectively .Furthermore, a high power of 6.5 W out of fiber was demonstrated from a pigtailed, fully packaged butterfly-type module without TEC ( Thermoelectric cooler ).The measurement results showed that thermal management is the key in not only improving output power, but also significantly improving beam divergence and far field distribution. The results also showed that the die attach solder can significant impact the reliability of high power broad area lasers and that indium solder is not suitable for high power laser applications due to electromigration at high current densities and high temperatures.     

大功率半导体激光医疗机技术及应用展望

文中系统地介绍了大功率半导体激光医疗机的技术特点和应用前景，着重分析了国外产品的特点，大功率半导体激光医疗机与其他目前常用的大功率激光医疗机的优劣，比较了波长为８１０ｎｍ与波长为９８０ｎｍ的半导体激光机的性能，最后阐述了大功率半导体激光医疗机的技术要点。