基于对数关系的多量子阱VCSELs阈值特性研究

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(VCSELs)的速率方程。讨论了阈值电流密度、最佳阱数等与器件参数(腔长和端面反射率)之间的依赖关系。为改善VCSELs阈值特性和优化器件结构提供了理论依据。     

多量子阱VCSELs阈值特性的分析

采用光增益与载流子浓度的对数关系,从理论上推导出量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程。比较了三维理想封闭腔与普通开腔中的特性曲线这将对于ＶＣＳＥＬｓ的理论研究和优化器件结构有所裨益。     

降低VCSELs激射阈值途径的理论研究

针对量子阱有源层的结构特点，考虑增益和载流子浓度呈对数关系，建立量子陆垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）的速率方程，导出了阈值电流密度的解析表达式，运用MATLAB软件中Simulink可视化仿真系统对理论计算进行模拟仿真，研究了降低VCSEL激射阈值的3个基本途径；有源层选用量子阱实现微腔结构，腔面采取多层介质反射膜提高光腔反射率R：改进外延生长技术在降低各种损耗。     

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.     

多量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程分析

依据多量子阱垂直腔面发射半导体激光器（ＶＣＳＥＬＳ）的结构特点,并考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,建立了多量子阱ＶＣＳＥＬＳ的速率方程,并给出了其方程的严格解析解,在此基础之上,讨论了ＶＣＳＥＬＳ的稳态特性,并与普通开腔和三维封闭腔中的结果进行了比较,给出了Ｖ     

量子阱激光器的阈值电流和外量子效率

地于半导体分别限制单量子阱激光器，为了降低阈值电流，提高外量子效率，分析和讨论了影响阈值电流和外量子效率的各种因素，并做了一定的数值计算，给出了量佳结构参数。     

大功率短脉冲VCSELs的特性研究

研究了大功率短脉冲垂直腔表面发射激光器(VCSELs)出光孔径分别为400μm,600μm的980nm倒封装底发射VCSELs的脉冲特性,通过测试脉冲电流源产生的电脉冲的波形曲线以及产生的光脉冲的脉冲响应曲线,得到脉冲峰值功率与输入电流的P-I曲线,600μm直径的VCSELs在脉冲宽度为60ns,重复频率为1kHz时,得到超过20W的峰值输出功率;激射波长为976.6nm,器件的光谱半高宽(FWHM)为0.9nm.     

量子阱半导体激光器P—I特性曲线扭折的研究

小功率窄条形半导体激光器注入电流超过阈值后，其P－I特性曲线可能偏离理想的线性区，出现扭折现象，从而会严重影响激光器与光纤的耦合。本文分析讨论了出现扭折现象与器件结构的关系。通过优化激光器纵向结构设计，采用较窄的有源区，在MOCVD结构生长中用碳作P型掺杂，制造出来的未镀膜激光器在100mA注入电流下输出光功率50mW未出现P－I特性的扭折。     

低阈值InGaAs-GaAs应变层多量子阱激光器

采用分子束外延(MBE)和二次液相外延技术(LPE)研制出InGaAs-CaAs折射率缓变分别限制应变层多量子阱(GRINSCH-STL-MQW)掩埋异质结(BH)激光器.在宽接触阈值电流密度1 kA/cm~2的条件下,获得了很低的阈值电流,室温时,腔面未镀膜激光器的阈值电流为5.6mA.(L=120μm,CW.20℃)激射波长为9386A左右.外微分量子效率高达每面0.48mW/mA,最高输出功率大于30mW.     

GaAs/AlGaAs环形激光器的量子阱结构优化

为了研究量子阱结构对半导体环形激光器阈值电流的影响,从F-P腔激光器的振荡条件出发,分析了半导体环形激光器的阈值电流密度与量子阱结构参量的函数关系,并推导出最佳量子阱数的表达式。利用器件仿真软件ATLAS建立环形激光器的等效模型,仿真、分析了不同工作温度下,量子阱数、阱厚及势垒厚度对阈值电流的影响。结果表明,阈值电流随量子阱数和阱厚的增加先减小后增大,存在一组最佳值;在确定合适的量子阱数和阱厚后,相对较窄的势垒厚度有助于进一步降低阈值电流;采用GaAs/AlGaAs材料体系和器件结构,其最佳量子阱结构参量为M=3,dw=20nm及db=10nm。     

InGaN量子阱激光器增益和阈值电流的理论计算

根据现有的材料参数，计算了Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ｎ／Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ量子阱激光器的增益、阈值电流密度以及阈值与温度的关系。理论分析表明氮化物蓝绿光激光器的阈值电流密度是ＧａＡｓ材料的５倍以上，但其特征温度可接近５００Ｋ。     

热光双稳态的临界入射功率与临界温升

本文考虑到F—P腔夹层介质和后反射镜均具有一定的吸收时,推导出产生热致色散光学双稳态的临界入射光功率P_c和临界温升△T_c的数学解析表达式。理论计算的 △T_c值与实验值非常符合。为了得到最佳光学双稳态回线和避免腔内的纵向温度梯度,夹层介质和后反射镜应具有一定的匹配吸收。     

变占空比脉冲测量非线性光环镜阈值特性的实验研究

光阈值器件是多用户光码分多址(OCDMA)系统接收机中抑制基底噪声和互相关旁瓣峰的重要部件。非线性光环镜(NOLM)是实现光阈值的一种有效方法。对基于高非线性光纤(HNLF)NOLM的阈值特性进行了实验研究及数据分析,提出利用改变抽运脉冲占空比分析阈值特性的方法,实验发现抽运脉冲占空比D为1/25时出现阈值点,阈值功率为3.75W。讨论了抽运光与信号光的波长间隔对NOLM输出信号的影响,得出阈值点处的最优波长间隔为5.8nm,脉冲压缩量为114.47ps。实验搭建了接收机阈值系统,眼图分析表明该系统能较好地抑制噪声。     

MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及其光学性能研究

系统研究了Ⅰ类组分量子阱结构材料GaAs/AlGaAs的结构设计、材料表征及光学性能.利用分子束外延(MBE)技术生长量子阱材料,原子力显微镜(AFM)测量结果表明样品表面粗糙度达到10-1 nm数量级.X射线双晶衍射测试结果显示材料具备良好的生长质量及晶格完整性.室温光致发光谱探测出量子阱导带电子与价带轻重空穴的复合发光,及施主-受主(D-A)能级间距与GaAs禁带宽度.综合分析结果表明用MBE方法制备实现了与设计结构高度相符的GaAs/Alo.27Gao.73As量子阱样品,为后期器件设计的精确实现提供了理论依据.     

Effects of Growth Conditions on Optical Properties of GaInNAs/GaAs Quantum Well Grown by Molecular Beam Epitaxy

During the process of molecular beam epitaxy employing a DC plasma as N source,the effects of the growth temperature, growth rate and As4 pressure on the optical properties of GaInNAs Quantum Well(QW) are similar to those of InGaAs QW with the same In contents.In the range of 400 to 470℃, elevating growth temperature is beneficial to the improvement in the photoluminescence (PL) peak intensity of GaInNAs QW, but obviously broadens the fullwidth at half maximum PL peak. The improvement of optical properties and the reduction of N incorporation have been observed by increasing the growth rate. As4 pressure mainly affects the optical properties of GaInNAs QW rather than N incorporation does.     

Effects of Growth Conditions on Optical Properties ofGa In NAs/Ga As Quantum Well Grown by Molecular Beam Epitaxy

During the process of molecular beam epitaxy employing a DC plasma as N source, the effects of the growth temperature, growth rate and As 4 pressure on the optical properties of GaInNAs Quantum Well(QW) are similar to those of InGaAs QW with the same In contents. In the range of 400 to 470℃, elevating growth temperature is beneficial to the improvement in the photoluminescence (PL) peak intensity of GaInNAs QW, but obviously broadens the full width at half maximum PL peak. The improvement of optical properties and the reduction of N incorporation have been observed by increasing the growth rate. As 4 pressure mainly affects the optical properties of GaInNAs QW rather than N incorporation does.     

超晶格量子阱沟道辐射的频率特征

预言了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,引入正弦平方势描述超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射能量与辐射谱的轨道特征.结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X-能区).指出了用量子阱沟道辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.