1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器。为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中。仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角。实验结果与理论仿真高度吻合。成功制备出脊宽4 μm,腔长1000 μm的脊波导小发散角激光器。在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A。实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%。     

900nm窄发散角量子阱激光器

使用传输矩阵方法模拟光场特性,设计了带有模式扩展层的900 nm窄发散角量子阱激光器(LD),利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了器件.垂直方向远场发散角由常规结构LD的35°减小为20°,且阈值电流和光限制因子都没有明显变化.     

耦合波导结构量子阱激光器的理论设计与分析

报道了一种具有垂直集成无源波导的耦合波导结构量子阱激光器的理论设计，它可以使垂直结平面方向的远场光束发散角得到有效的降低。通过数值计算分析，详细研究了结构参数对远场及阈值电流密度等的影响。结果表明，只需增加较小的阈值电流密度，即可使远场光束得到较大改善。经优化设计，可获得发散角为２１°的９８０ｎｍＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱激光器结构。     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备（英文）

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1. 55μm小发散角量子阱激光器.为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中.仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角.实验结果与理论仿真高度吻合.成功制备出脊宽4μm,腔长1000μm的脊波导小发散角激光器.在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17. 38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0. 272 W/A.实验测得垂直远场发散角为29. 6°,相比较传统激光器减小了约35. 3%.     

小发散角高功率半导体激光器研究

在量子阱半导体激光器中,量子尺寸引起的衍射效应使半导体激光器的光束质量很差。分别限制结构的垂直结平面发散角在40°左右,使得光束整形系统比较复杂,限制了半导体激光器的直接应用。为解决这一问题,提出了降低垂直结平面发散角的要求。回顾了小发散角半导体激光器的技术发展及应用,对具有小发散角的模式扩展波导结构进行了理论模拟和实验验证,获得了优化的结构。采用MOCVD外延技术生长了外延片,制作了高峰值功率脉冲激光器,获得了快轴发散角小于25,°峰值功率大于80W的半导体激光器,在激光引信应用中获得良好效果。     

单模小发散角免键合激光器芯片的研制

传统激光器由于封装键合工艺的要求,需要较大的芯片电极面积,限制了器件尺寸进一步小型化。量子尺寸的衍射效应使量子阱半导体激光器的垂直结平面发散角较大,不利于光束整形,限制了半导体激光器的直接应用。为解决这些问题,采用加入模式扩展层的光波导结构,将垂直发散角由40°减小到22°左右;采用p与n电极同面的脊波导结构,可将激光器同载体直接烧结,无需键合工艺,减小了电极面积,进而缩小了芯片尺寸。25℃,60mA注入电流下进行测试,阈值电流Ith≤10mA,输出功率P约为55mW。     

小垂直发散角大光腔980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

通过采用经过优化的新型大光腔结构,脊形波导980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱半导体激光器在保持大功率光输出的同时获得了较小的垂直发散角.结果表明波导中的光功率密度可以降低,获得了大于400mW、斜率效率0.89W/A的输出光功率,垂直方向远场发散角也降低到23°.     

小垂直发散角大光腔980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

通过采用经过优化的新型大光腔结构,脊形波导980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱半导体激光器在保持大功率光输出的同时获得了较小的垂直发散角.结果表明波导中的光功率密度可以降低,获得了大于400mW、斜率效率0.89W/A的输出光功率,垂直方向远场发散角也降低到23°.     

窄发散角量子阱激光器的结构设计与分析

本文对ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱结构激光器中重要的结构参数与远场垂直发散角的关系作了系统的理论计算与分析，提出了实现２０°～３０°垂直发散角的有效途径，并同时研究了对激光器的光功率限制因子、阈值电流密度等重要参数的影响．     

新型隧道带间级联双波长半导体激光器

提出了通过隧道带间级联实现半导体激光器有多个激射波长的新型物理思想 ,并以GaAs为隧道结 ,InGaAs应变量子阱为有源区 ,利用金属有机物化学气相沉积 (MOCVD)生长了含有两个有源区的双波长半导体激光器。制备了 90 μm条宽的脊型波导器件结构 ,测试得到了能同时激射 95 1nm和 986nm两个波长的双波长半导体激光器 ,腔面未镀膜时的斜率效率达到了 1 12W A ,垂直远场为基模 ,水平方向发散角为 10° ,垂直方向发散角为 36°。     

三列阵射频波导CO_2激光器的远场特性研究

本文从理论上分析了列阵射频波导CO_2激光器的输出远场特性,进行了实验验证,测得了远场光场分布及束散等参数,理论与实验基本相符。     

Semiconductor laser with tapered-rib adiabatic-following fiber coupler for expanded output-mode diameter

A new expanded-mode AlGaAs diode laser with reduced far-field divergence and 0.9 dB single-mode optical fiber coupling loss is demonstrated. This new laser achieves a two-dimensional (2-D) expansion of the fundamental output mode with a rib waveguide tapered in only one dimension. Stable fundamental-mode operation with a narrow, 5.7/spl deg/ by 7.40 full-width-at-half-maximum far-field divergence is observed well above lasing threshold. Tapered waveguide dimensions are compatible with conventional optical lithographic techniques, making this device suitable for mass production.     

Porous waveguide facilitated low divergence quantum cascade laser

A quantum cascade laser with a porous waveguide structure emitting at 4.5μm is reported.A branchlike porous structure filled with metal material was fabricated on both sides of the laser ridge by an electrochemical etching process.In contrast to the common ridge waveguide laser,devices with a porous structure give rather better beam quality.Utilizing this porous structure as a high-order mode absorber,the device exhibited fundamental transverse mode emission with a nearly diffraction limited far-field beam divergence angle of 4.9°.     

808 nm大功率无铝有源区非对称波导结构激光器

采用分别限制非对称波导结构,将光场从对称分布变为非对称分布,降低了载流子光吸收损耗,并允许p型区具有更高的掺杂水平,从而使器件电阻降低.对GaAsP/GaInP张应变单量子阱(SQW)非对称波导结构激光器的光场特性进行了理论分析,设计了波导层厚度,并制作了波长为808 nm的无铝有源区大功率半导体激光器.器件综合特性测试结果为:腔长900μm器件的阈值电流密度典型值为400 A/cm2,内损耗低至1.0 cm-1;连续工作条件下,150μm条宽器件输出功率达到6 W,最大斜率效率为1.25 W/A.器件激射波长为807.5 nm,平行和垂直结的发散角分别为3.0°和34.8°.20~70℃范围内特征温度达到133 K.结果表明,分别限制非对称波导结构是降低内损耗,提高大功率半导体激光器特性的有效措施.     

Extremely small vertical far-field angle of InGaAs-AlGaAs quantum-well lasers with specially designed cladding structure

We report on a very small vertical far-field angle achieved by lasers with a specially designed structure. For an InGaAs-AlGaAs quantum-well laser with a 2.5-/spl mu/m-wide ridge waveguide, the far-field pattern has a vertical far-field angle of 13/spl deg/ and a lateral far-field angle of 8/spl deg/. Meanwhile, the threshold current remains acceptably low (/spl ap/36 mA for a 500-/spl mu/m-long cavity). The slope efficiency of the L-I characteristic is high (>0.9 W/A) compared to that of the conventional laser.     

波导结构对905 nm隧道结级联半导体激光器的光束质量和功率的影响

近年来,激光雷达应用对探测距离和灵敏度提出了更高的要求。905 nm半导体激光器作为其理想光源也亟待提升峰值功率与光束质量。在这个背景下,基于非对称大光腔结构研究了不同增益区类型和波导结构对905 nm隧道结脉冲半导体激光器的光束质量和功率效率的影响。通过优化增益区类型和波导结构降低了体电阻和内损耗;增强了限制载流子泄露的能力,提高了器件在高电流下工作的峰值功率和电光效率;通过提高高阶模对基模的阈值增益比值,抑制高阶模式激射,降低了远场发散角。在此基础上,研制的800 μm腔长、200 μm条宽的四有源区半导体激光器在100 ns脉冲宽度、1 kHz重复频率的脉冲功率测试中,41.6 A的脉冲电流强度下实现了峰值功率输出177 W;垂直于PN结方向单模激射,远场发散角半高全宽为24.3°。     

High-performance 640-nm-range GaInP-AlGaInP lasers based on the longitudinal photonic bandgap crystal with narrow vertical beam divergence

We address the design and performance issues of 640-nm range GaInP-AlGaInP laser diodes based on a longitudinal photonic bandgap crystal (PBC). The all-epitaxial design is based on selective filtering of high-order modes and allows extending of the fundamental mode over a PBC waveguide achieving very large vertical modal spot size. At the same time the robustness of the narrow far-field vertical beam divergence is remarkably high with respect to layer thickness variations. Optimal design ensures that all high-order optical modes show high absolute values of leakage loss (> 30 cm/sup -1/), which are order (orders) of magnitude higher than the leakage loss for the fundamental mode. This PBC-induced "resonant tunneling effect" for high-order modes leads to preferential excitation of the fundamental mode and the high-order modes are not excited even at the highest injection current densities. Broad-area (100 /spl mu/m) devices show vertical beam divergence of 8' (full-width at half-maximum) and lateral beam divergence of 7'-8'. The far-field pattern is circular shaped and stable upon an increase in injection current. Differential quantum efficiency is as high as 85 %. Maximum pulsed total optical output power is 20 W for 100-tim-wide stripe lasers with uncoated fac.     

He-Ne激光束远场发散角的精确测量及误差分析

首先利用远场光斑测量法,测得GY-10型He-Ne激光器的远场发散角为1.15mrad.接着,根据高斯光束对望远镜系统变换,通过两个望远镜实现He-Ne激光束的准直,得到水平方向的远场发散角75.78 μrad,垂直方向76.53 μrad.最后,对实验中存在的误差分析可知,可用多次测量求平均值的方法消除误差;准直望远镜系统的微小失调可引起出射激光束远场发散角有较大的变化;测量系统中需使用长焦距的凹面镜.