808nm高功率VCSEL刻蚀工艺研究

为提高808nm高功率VCSEL的光电性能,对不同实验条件下的氧化限制型VCSEL湿法刻蚀工艺进行了实验研究,制备出多环形电极结构VCSEL器件。实验中采用H3PO4系腐蚀液替代以往常用的H2SO4系腐蚀液,通过改变湿法刻蚀工艺的温度条件及腐蚀液的浓度配比,能够较精确的控制腐蚀深度,消除＂燕尾＂结构,最终确定808nm高功率VCSEL湿法腐蚀工艺的最佳温度条件及腐蚀液的最佳浓度配比。测试结果表明,采用这种湿法刻蚀工艺条件制备的808nm高功率VCSEL器件,室温下的阈值电流为430m A,微分量子效率为0.44W/A,最大输出功率达到0.42W,其光电性能远优于传统湿法刻蚀工艺制备的同种高功率VCSEL器件。     

垂直腔面发射激光器制作新工艺

采用一种新工艺制作了垂直腔面发射激光器(VCSEL),即用开环分布孔取代以往的环形沟道作为氧化物限制技术的注入窗口。因开环分布孔间形成多个桥,为电注入提供了天然的桥状通道,解决了电极过沟断线问题。这种新结构器件的输出功率约为以往结构器件的1.34倍。在20℃~80℃范围内,对器件的输出功率、阈值电流及波长漂移性进行了研究。60℃时最大输出光功率可达到6 mW。激射波长随温度升高呈线性变化,且向长波方向移动,速率为0.06 nm/℃。由实验结果计算出器件的热阻为1.96℃/mW。     

VCSEL氧化物限制工艺研究

介绍了研制垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)核心技术之一,氧化物限制工艺,讨论了温度与氧化速率之间的关系.     

850nm氧化物限制型VCSEL的温度特性

采用热封闭系统对850nm氧化物限制型VCSEL的温度特性进行了研究．实验证实该器件在80℃仍能正常工作,在20～80℃的温度区间内,器件的斜率效率由0.3mW/mA降到0.2mW/mA．根据阈值电流的温度依赖性得出T0=350K,器件的基模红移为0.11nm/mW,实验确定其热阻为2.02℃/mW．     

840 nm VCSEL阵列湿法氧化研究

湿法氧化工艺已经成为制备垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其阵列的关键技术,为提高器件的散热性能,对单元器件采用环行分布孔的氧化窗口,优化设计了分布孔的数目与间距.同时从瞬态热传导方程对构成激光器阵列单元器件的热相互作用进行了理论的分析.采用湿法氧化工艺制备了840 nm、3×3二维VCSEL阵列,对阵列器件的光电特性、光谱及近场等进行了测量,证明器件性能良好.     

垂直腔面发射激光器中氧化速率规律的研究

本文在不同条件下进行了选择性氧化实验,从中获得被氧化样品的微观结构图片和不同氧化深度处的各组分含量. 由于氧化速率主要受扩散控制的影响,因而本研究运用扩散动力学方法对实验结果进行分析. 所推导出氧化规律的数学拟合曲线与实验所得数据基本吻合,从而得出垂直腔面发射激光器氧化剂浓度随氧化深度的增加呈现指数衰减的规律.     

GaSb基垂直腔面发射激光器P面反射镜优化设计

针对当前2. 0μm GaSb基垂直腔面发射激光器发展中由于传统的P面分布布拉格反射镜(P-DBRs)带来的高电阻和严重光吸收这一瓶颈问题,采用严格耦合波方法仿真设计了含高对比度亚波长光栅(HCG)的P面反射镜.实验结果表明,这种制备工艺简单的反射镜在2. 0μm中心波长附近,TM波入射时反射率超过99. 5%的高反射带宽为278 nm,反射率99. 9%以上的高反射带宽达到148 nm,完全能够满足VCSEL对谐振腔镜的要求,且能有效避免因异质外延等造成反射镜衍射特性劣化等问题.