GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

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。为了制备高功率半导体超辐射发光管,并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和,我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构,采用分子束外延(MBE)方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,变温(10～300K)光致发光(PL)等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰,谱峰范围跨跃800～880nm,双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时,器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm,室温下连续输出功率达到6mW。     

GaAlAs／GaAs量子阱结构的光致发光研究

阐述了用ＭＯＣＶＤ生长的ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ梯度折射率分别限制量子阱结构及其光学性质。样品经高分辨率光致发光（ＰＬ）测试显示,在１０Ｋ下对于８ｎｍ的单量子阱,通过激发产生的荧光谱半峰宽（ＦＷＨＭ）为６．２ｎｍ,同时具有较高的强度。表明量子阱结构具有陡峭的界面;另外还观察到,Ｘ（ｅ－ｈｈ）峰值位置相对于激发能级的移动。测试结果表明,样品质量符合设计要求,结果令人满意。     

GaAs／AlGaAs多量子阱红外探测器研制成功

红外量子阱探测器是利用量子阱材料导带内子带间光跃迁对红外辐射的强吸收,来测量红外辐射强度的一种新型的、快速灵敏的红外探测器.其工作原理是:首先利用掺杂使量子阱中的基态上填充上具有一定浓度的二维电子,当入射光子能量■等于子带间能隙时。照射到器件接收面上的红外辐射将处于基态上的电子激发到较高激发态上,这些激发热电子在外场作用下,在匹配的外电路中形成与入射光强度成正比的电流或电压信号.该探测器的响应波段可以覆盖8—14μm的波长范围,响应速度快(皮秒量级),灵敏度较高(D*～1010cmHz1/2/W),并且可以通过改变材料的生长…     

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

利用MOCVD在Al_2O_3(0001)衬底上制备InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片。以400 mW中心波长405 nm半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的100～330 K低温PL谱测量装置,以及350～610 K高温PL测量装置,测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaN MQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100～610 K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100～330 K温度范围内,外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性,分别呈现S与W形变化;载流子的完全热化分布温度约为150 K,局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170～190 K;350～610 K高温范围内,InGaN/GaN MQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式,可在MOCVD外延生长掺In过程中,通过特意降温在线测PL谱,实时推算掺In量,在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。     

ZnS／ZnSe多量子阱研制

采用生长ZnS和ZnSe单晶膜的AP-MOCVD系统，以电子级二甲基锌（DMZn）和电子级10%稀释在H2中的H2Se和H2S为原材料，二次钯管净化的氢气为载气，衬底选用（100）GaAs和（111）CaF2，以微机程序控制电气线路的开关，交替生长ZnS和ZnSe薄层，制备出了垒宽和阱宽都为10nm，周期为100的ZnS—ZnSe超晶格多量子阱结构。     

掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射

分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂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的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100 MeV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。     

掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射

 分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂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的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100 MeV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。     

GaAs／GaAlAs多量子阱反射型光调制器及自电光效应器件

采用分子束外延技术生长含有大周期数的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ多量子阶（ＭＱＷ）及分布布喇格反射器（ＤＢＲ）的ＰＩＮ结构器件。研究了量子限制斯塔克效应（ＱＣＳＥ），分布布喇格反射及非对称腔模（ＡＳＦＰ）效应对光的反射调制作用及这三种效应的兼容性对光调制及逻辑器件的重要影响。给出我们研制的反射型光调制器及自电光效应器件的实验结果。对于常通型及常闭型调制器，其两态衬比度可达１０ｄＢ。所研制的ＳＥＥＤ器件，其导通光能耗低于１０ｆＪ／（μｍ）￣２，实现其光学双稳态及Ｒ－Ｓ光触发器工作。     

具有超晶格应力调制结构的绿光InGaN/GaN多量子阱的发光特性

研究了具有InGaN/GaN超晶格(SL)插入结构的绿光InGaN/GaN多量子阱(MQW)的发光特性。结构测试表明,SL插入结构并没有引起MQW中平均In组份的增加,而是改变了In组份的分布,形成了高In组份的量子点和低In组份量子阱。其电致发光(EL)谱和光致发光(PL)谱均出现了双发光峰。我们认为这两个 峰分别来自于量子点和量子阱,且存在着载流子从阱向点转移的输运机制。最后变温PL积分强度的Arrhenius 拟合表明,SL插入结构并没有在MQW中引入新的缺陷,使其发光效率下降。     

45°内反射镜高功率InGaAs/AlGaAs/GaAs面发射半导体激光器结构设计和制备

研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结构特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长0 919μm的谱峰,谱峰范围跨跃0 911～0 932μm,双晶回摆曲线、电化学C V分布曲线显示所设计的结构基本得到实现。     

Channelled substrate window twin stripe GaAs/GaAIAs visible lasers: fabrication and steady-state analysis

GaAs/GaAIAs high-power window stripe lasers have been developed with a uniform active layer in the region adjacent to the device facets and with a curved active layer in the central region. A single-step liquid-phase epitaxy growth is used in the fabrication process to form two internal lateral current paths, so allowing for a very simple fabrication process. The optical coupling between the two stimulation emission regions reduces the beam divergence. The steady-state analysis of such a laser structure, including heating effects, agrees well with experimental results.     

InAs/GaAs量子点激光器的增益和线宽展宽因子

利用气源分子束外延技术生长InAs/GaAs量子点激光器材料,制作了由5层量子点组成的500 μm腔长的激光器.首次使用增益拟合和波长加权的方法计算了激光器的线宽展宽因子.其中,增益拟合是对Hakki-Paoli方法计算增益的重要补充,对判断不同电流下的增益是否饱和具有重要作用.对最大模式增益求导数,当电流为50 mA时,差分增益最大值为1.33 cm-1/mA,然后迅速减小到0.34 cm-1/mA,此时电流为57mA(≈0.99Ith).第一次使用加权波长来计算中心波长的移动,发现△λ慢慢减小直至接近于0.整个计算方法避免了在直接选取数据点时造成的误差,线宽展宽因子计算值为0.12～2.75.     

理想波导短程透镜的研究

报道无曲率奇点，无像差光波导短程透镜的研究。在透镜面型设计上，应用前文提出的过渡区母线函数形式，有效地消除了透镜卷边两端的曲率奇点，具体设计和研制了理想光波导短程透镜。     

Methods for Switching Radiation Polarization in GaAs Laser Diodes

Technical Physics - Operation modes of laser structures with controlled polarization of light have been studied and the results of measuring polarization characteristics are presented. The...     

不同电流下发光二极管温度和光谱特性的实验研究

利用WGD-6型光学多道分析仪和温度传感器设计了测量不同电流下发光二极管(LED)温度和光谱特性的实验,并测定了紫、蓝、绿、黄和红光二极管管温随电流变化和光谱的变化。各种二极管随电流的增加温度升高,紫、蓝和黄光LED升温速率要快。随电流增加,紫、黄和红光LED有明显的红移,绿光LED有明显的蓝移,而蓝光LED先蓝移后红移。随电流的增加LED有光输出饱和现象。电流的增加引起LED半峰宽宽化,红光LED宽化幅度最大,可达15nm。     

Optimization and Characterization of InGaAsN/GaAs Quantum-well Ridge Laser Diodes for High Frequency Operation

Optimization and characterization of multiple InGaAsN/GaAs quantum-well laser diodes for high frequency operation are reported. From the modelling of the dilute nitride quantum well, we investigate how to design the structure to achieve a high frequency operation. The gain characteristics are optimized by incorporating the minimum amount of nitrogen in the well to obtain the emission at 1.3 μm with a low transparency density and a high differential gain. We show that the number of wells must be adjusted to three to benefit of the best compromise between the threshold current and the differential gain. The effects of the cavity losses on the dynamic characteristics are evaluated and demonstrate the interest for high cavity losses to reach high relaxation frequency despite a lower characteristic temperature. An optimized structure has been realized and exhibits an emission at 1.34 μm with a transparency current density of 642 A/cm² and a characteristic temperature T₀ ~ 80 K. Dynamic properties for ridge devices are evaluated from relative intensity noise measurements and small-signal modulation. A relaxation frequency as high as 7.4 GHz and a 9.7 GHz small-signal bandwidth are reported. We demonstrate transmission up to 10 Gb/s at 25°C without penalty and bit error floor.     

Influence of Nonlinear Refraction on the Spectral Characteristics of GaAlAs/GaAs Lasers

Numerical modeling of the spectral characteristics of single-frequency lasers is carried out by using a model which takes into account nonlinear refraction. It is shown that account for nonlinear refraction allows one to obtain satisfactory coincidence of the experimental and theoretical spectral characteristics of quantum-well lasers.