光泵浦垂直外腔面发射激光器斜率效率的分析

研究了光泵浦垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)的湿法腐蚀工艺,采用快速腐蚀和精细选择腐蚀相结合的腐蚀方法,使得衬底能被干净地腐蚀掉,并精确停留在阻挡层,得到高平整度的外延片表面,提高了泵浦效率,降低了散射损耗。从理论上分析了外延片表面粗糙度与OPS-VECSEL斜率效率的关系,得出如果在外延片上镀一层λ/4单介质增透膜,能进一步提高VECSEL的斜率效率。     

外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器振荡特性的影响

研究了外部光反馈对980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)振荡特性的影响.计算了垂直腔面发射激光器及边发射半导体激光器的光反馈灵敏因子.基于复合腔理论,分析了外部光反馈对垂直腔面发射激光器的阈值电流及微分量子效率等振荡特性参数的影响.实验结果表明,当反馈率为10%时,垂直腔面发射激光器的阈值电流由0.63A下降至0.59A,同时斜率效率和输出功率也有所下降.实验结果和理论分析符合得较好.     

光泵浦垂直外腔面发射激光器的结构优化设计

实验中发现,传统结构的光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,随着泵浦功率密度的增加,器件的温升现象严重.这是由于传统结构中,势垒和量子阱间小的带隙差造成的.为了解决温升问题,采用PICS3D软件对传统结构进行优化设计.在吸收层中引入对泵浦光和激射光透明的AIGaAs层,提高对量子阱中的载流子的限制作用.计算结果表明,在增益和自发发射特性上,优化后的结构都有了很大提高.     

产生超短脉冲的光泵浦垂直外腔面发射激光器的研究进展

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器（OPS-WCSEL）在产生超短脉冲方面显示了优越的特性,在脉冲宽度、平均输出功率和脉冲重复频率等方面都得到了与传统超短脉冲激光器可比的结果．显出巨大的发展潜力。本文综合分析了用于产生超短脉冲的OPS-VECSE的基本原理和最趣研究进展,并探讨了该领域的发展方向和应用前景。     

光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器的热管理

在实验基础上分析了光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器(0PS-VECSEL)的热管理,建立了一维静态热传导方程,并结合数学工具Matlab解热传导方程,得出热沉的热导率及DBR热导率变化对器件温度的影响.实验中采用的热沉为铜热沉,用光致发光谱测量方法估算器件的温度升高.理论计算与实验结果都表明,采用铜做热沉时器件的温度升高.因此应采用热传导系数大的材料来取代铜作热沉材料,以提高器件的性能.同时表明这种简单的计算模型能为器件的设计提供有用的理论分析与指导.     

垂直腔面发射激光器光谱特性的实验研究

垂直腔面发射激光器（VCSEL）的偏振光随着电流的不同，出光的方向会发生变化。VCSEL注入电流在大于阈值时由于在谐振腔中存在微小的各向异性，使得光谱的单色性大大降低，这可能会导致VCSEL通信网络质量的下降，这就要求我们在设计和生长VCSEL时尽量减小腔内的各向异性。我们利用一套实验装置，在不同的注入电流下测量了VCSEL偏振光的光谱，从中得出VCSEL的一些光谱特性。     

垂直腔面发射激光器驻波图样与特性分析

根据电场在激光器腔镜反射的相位特性,研究了在不同腔镜组合情况下垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)几种可能的驻波图样。结果表明,驻波图样与两端反射镜顶层折射率的选择密切相关,有源层中心与驻波波腹的相对位置对VCSEL的限制因子以及阈值特性等有很大的影响。     

垂直腔面发射激光器特性测试系统研究

根据垂直腔面发射激光器（VCSEL）的工作特性，设计了一种新型的易于实验室普及使用的VCSEL特性测试系统，并对VCSEL进行测试，得到了相关测试曲线。该系统使用方便，成本适中，有重要的实际应用价值。     

垂直腔面发射激光器的动态特性分析

本文给出了动态的垂直腔面发射速率方程,并由此推出了瞬态下的衰减因子和张弛振荡频率和计算公式,以及小信号调制下的光子、载流子的响应函数表达式。计算结果表明,在瞬态下衰减因子随β的增加明显变大,它使张弛振荡过程变短;在小信号调制下,多量子阱的周期增益结构比一般的垂直腔面发射结构有更大的调制带宽。     

长波长垂直腔面发射激光器

给出了长波长垂直腔面发射激光器的器件结构的发展现状，同时对GaInNAs／GaAs垂直腔面发射激光器进行了详细的介绍。最后，给出了所设计的新型1.3μm GaInNAs/GaAs长波长垂直外腔面发射半导体激光器的结构设计，有源区量子阱由980nm半导体激光二极管进行泵浦。这种器件设计实现了激光二极管泵浦与长波长垂直腔面发射激光器的有机结合，同时具有两者的优点。此外，本文还对器件的阈值特性和光输出功率进行了理论计算。     

Vertical-external-cavity surface-emitting lasers and quantum dot lasers

The use of cavity to manipulate photon emission of quantum dots (QDs) has been opening unprecedented opportunities for realizing quantum functional nanophotonic devices and quantum information devices....     

高功率980nm垂直腔面发射激光器的温度特性

应变补偿量子阱结构因带宽大、增益高和波长漂移速度低等特点而成为近年来研究的热点.首次介绍了国内980 nm 高功率InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL) 变温实验,测得脉冲条件下600 μm直径的器件在10-100℃温度范围内发射波长漂移速度为0.05 nm/K,阈值电流随温度变化呈现先缓慢下降后迅速上升的特性.结合VCSEL反射谱、PL谱和增益峰值波长漂移速度,对器件阈值电流特性进行了合理的分析和解释.连续工作状态下,测试得到器件峰值功率为1 W,根据波长与耗散功率的实验曲线及热阻计算公式,可估算出垂直腔面发射激光器热阻值为10 K/W.     

外部光反馈作用下垂直腔面发射激光器的电光特性

研究了外部光反馈对垂直腔面发射激光器（VCSELs）电光特性的影响。通过计算光反馈参数对比了VCSELs与边发射激光器（EELs）的光反馈灵敏性。基于复合腔理论计算了存在外部光反馈时垂直腔面发射激光器的阈值电流及斜率效率等电光特性参数。实验结果表明,分布布拉格反射镜（DBR）反射率不同的VCSEL,在反馈率为10%的外部光反馈作用下,其阈值电流及斜率效率发生了不同程度的变化。实验结果有效验证了理论计算的结论。     

Light-current characteristics of vertical-cavity surface-emitting lasers with external optical feedback

The influence of external optical feedback (OFB) on the light-current characteristics of the vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) was investigated theoretically and experimentally. By calculating the OFB sensitivity parameter, the OFB sensibility of the VCSELs was compared with the edge emitting lasers. Based on the compound cavity theory, the light-current characteristic parameters of the VCSELs with external OFB, such as the threshold current and the slope efficiency, were calculated. The experimental results indicated that the threshold current of the VCSELs with different DBR reflectivities decreased to different degrees, accompanied with a decrease of slope efficiency when under 10% feedback ratio of the external OFB, which is in good agreement with the theoretical calculation.     

垂直耦合腔面发射激光器阈值特性研究

为了研究垂直耦合腔面发射激光器(CC-VCSELs)阈值特性,利用传输矩阵法计算了其阈值载流子浓度,在此基础上结合载流子速率方程讨论了阈值电流,得到了CC-VCSELs的双阈值点(1mA,0.75mA)与阈值电流关系曲线.数值计算结果比较表明,利用传输矩阵与载流子速率方程相结合的方法研究CC-VCSELs的阈值特性优于速率方程法,且数值计算结果与实验结果相吻合.     

光栅调谐外腔半导体激光器腔参量对其双稳动态特性的影响

本文通过对半导体激光器（LD）速率方程的数值求解，分析了外腔半导体激光器（ECLD）腔参量（谱线展宽因子α，LD面向外腔的端面反射率R等）对于双稳环跳变的动态特性的影响。     

High-speed modulation characteristics of helium-implantedzinc-diffused vertical cavity surface emitting lasers

The high-speed modulation characteristics of helium-implanted zinc-diffused vertical cavity surface emitting semiconductor lasers are measured. Devices with a nominal active region diameter of 10 and 20 μm exhibit a move-out rate of 4.5-6.5 GHz/mW^1/2 and a K factor of 0.65-0.85 ns. Maximum modulation frequency is limited by ohmic heating to approximately 5.5 GHz for 10-μm diameter lasers and to 2.7 GHz for 20-μm diameter lasers. A rolloff in the response below the relaxation oscillation frequency is observed and is explained well by a diffusion capacitance model     

垂直腔面发射激光器的温度特性研究

为了研究垂直腔面发射激光器（VCSEL）输出的光功率与器件温度的关系,确定用户可正常使用网络的温度范围,采用输出光功率与工作电流关系（P-I）模型进行了理论分析及实验验证,并通过简化模型参量及引入电压与电流关系（U-I）特性曲线来优化模型。采用了Levenberg-Marquardt（LM）算法来实现模型参量的求解,对比20℃下的测量数据与拟合数据的相似度,预测得到不同温度下的P-I特性曲线数据。结果表明,在固定温度下,输出光功率随着驱动电流的增加先增后减;在固定的驱动电流下,输出光功率随着温度增加而减小;要保证用户正常上网,电机房里VCSEL激光器工作的环境温度最多不能高于31℃。