激光器的新成员——量子点激光器

量子点异质结构是窄带隙材料以纳米尺度连贯插入单晶体点阵中．这些微小结构为改进异质结构激光器的基本原理以及拓宽它们的应用提供了独特的平台．与量子阱激光器相比, 量子点激光器因具有delta样的电子态密度而具有优异的光激发特性．近年来半导体量子点激光器的进展已经达到了一个新的水平,在某些最重要的应用方面,量子点激光器已经超过了量子阱激光器的一些关键特性．

大功率In(Ga)As/GaAs量子点激光器

利用分子束外延技术和 S- K生长模式 ,系统研究了 In As/Ga As材料体系应变自组装量子点的形成和演化 .研制出激射波长λ≈ 960 nm,条宽 1 0 0μm,腔长 80 0μm的 In( Ga) As/Ga As量子点激光器 :室温连续输出功率大于 3.5W,室温阈值电流密度 2 1 8A/cm2 ,0 .61 W室温连续工作寿命超过

室温脉冲激射的纵向控制InAs量子点激光器

利用一种我们新近提出的ＭＢＥ自组织ＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子点生长方式，制成条型激光器，在室温脉冲工作条件下实现了激射．与测得的光致发光（ＰＬ）谱对照，发现激射峰位与量子点的ＰＬ谱峰位基本吻合．不同激光器结构的样品激射峰有相当大的移动，说明了激射来自量子点．在其它条件完全相同而仅有源区不同的条件下，纵向控制量子点激光器的阈值电流只是垂直耦合量子点激光器的１／３（６０ｍＡ∶２００ｍＡ），我们给出了一个简单的解释，并据此提出了一种实现调节量子点激光器激射能量的方法．

外腔反馈对量子点激光器输出特性的影响

在对光栅外腔量子点激光器进行理论研究的基础上,分析了外腔反馈对Littrow型光栅外腔量子点激光器输出功率、调谐范围等输出特性的影响,发现器件参数的选择对外腔激光器的性能影响很大。对外腔激光器的输出功率和调谐范围进行了理论计算,并与实验结果进行了对比。计算得到的外腔激光器的输出功率与实验结果符合得很好,忽略了非线性增益相关的增益抑制的单模调谐范围理论计算值稍小于实验结果。

生长停顿对量子点激光器的影响

在 In As自组织量子点的 Ga As覆盖层中引入生长停顿 ,将这种量子点结构作激光器的有源区 ,与不引入生长停顿的量子点激光器进行对比后发现 :生长停顿可以降低激光器的阈值电流 ,提高其特征温度 ,改善激光波长的温度稳定性 .简单的分析表明 ,量子点中的能带填充效应影响了激光波长的温度特性 .

量子点激光器和量子点能态的计算

本文首先从态密度的角度 ,分析了半导体激光器从三维到零维发展的内因 ;介绍了实现量子点的工艺和量子点激光器的研究进程 ;评述了影响量子点激光器发展的“瓶颈”问题。在文章的后半部分 ,介绍了量子点电子态的计算 ,其中着重介绍了k.p微扰法。

空间光通信用量子点激光器辐射损伤效应研究

采用电子和质子辐射空间激光通信系统,选用1 310 nm量子点激光器,对其辐射损伤效应开展研究,给出了辐射前后器件的I-V和I-P等特性参数随辐射剂量的变化数据,并对主要结果进行了分析。结果表明,随着辐射剂量的增加,同一电流处的电压均随着辐射剂量呈上升趋势;量子点激光器阈值电流逐渐增大,同时,在同一驱动电流下,光功率逐渐减小,斜率效率下降;当电子和质子的辐射剂量分别超过1×10~7rad和8×10~5rad之后,阈值电流增加和斜率效率的下降趋势都变缓。

半导体量子点激光器的发展

本文综述了半导体量子点激光器的发展和研究现状,并简单介绍了量子点材料的自组装生长,量子点在其他光电子器件上的应用及其发展趋势。

InAs/GaAs多层堆垛量子点激光器的激射特性

利用固态源分子束外延技术,按S-K模式生长出五层堆垛InAs/GaAs量子点(QD)微结构材料.用这种QD材料制成的激光器,内光学损耗为2.1cm-1,透明电流密度为15士10 A/cm2.对于条宽100μm,腔长2.4mm的激光器(腔面未经镀膜处理),室温下基态激射的波长为1.08μm,阈值电流密度为144A/cm2,连续波光功率输出达2.67W(双面),外量子效率为63%,特征温度为320K.研究了QD激光器翟激射特性,并对结果作了讨论.

1.5mm腔长InAs/InP量子点激光器镜面外腔光谱特性研究

基于研制的1.5mm腔长InAs/InP共面条状量子点激光器,搭建了其镜面外腔结构,并对其光谱特性进行了测试,获得了镜面外腔周期性调制光谱,并在周期性的产生、多模激射和模式随电流的变化等方面对其光谱特性进行了分析研究。相比以前为获得单模使用的超短腔长超短外腔量子阱激光器,长腔长InAs/InP量子点激光器表现出较小的模式压缩比,更容易发生多模激射。

量子点激光器瞬态响应及调制特性分析

基于二能级系统建立量子点激光器的载流子-光子速率方程模型,分析量子点激光器的瞬态响应和调制特性,获得其动态特性。同时分析了注入电流对量子点激光器输出光子密度的影响,随着注入电流的增大,激光器光电延迟时间缩短,弛豫过程缩短,弛豫振荡频率增大,且输出光子峰值和稳态功率增加,适当增加注入电流可拓宽量子点激光器调制带宽。通过小信号调制分析,发现量子点激光器上限调制频率比普通激光器高一个数量级,证明了其具有良好的高频调制特性。

分子束外延生长高速直接调制1·3μmInAs/GaAs量子点激光器

介绍了分子束外延生长高速直接调制1．3μmInAs／GaAs量子点激光器。通过对量子点的生长温度和堆叠层数的优化研究，外延并制作了有源区包含5层InAs／GaAs量子点的1．3μm脊型波导边发射激光器。输出特性测试结果表明，条宽4μm、腔长600μm的量子点激光器室温阈值电流仅为5mA，激射中心波长位于1293nm，并且可以在10-100℃范同内实现连续激射。大信号调制眼图测试表明，激光器在25℃下可以实现12Gb／s眼图的清晰张开。

量子点结构和量子点激光器

简述了量子点结构和量子点激光器的目前发展情况，例举了量子点激光器的典型应用。阐述了对晶格失配系统，外延生长量子点的最佳方法是应用Ｓ－Ｋ机理的自组织生长。

半导体量子点激光器研究进展

本文首先简要的回顾了半导体激光器的发展历史 ,即由GaAs同质PN结激光器 ,GaAlAs/GaAs双异质结激光器 ,(In)GaAs/GaAlAs量子阱激光器到In(Ga)As/GaAs为代表的量子点激光器的发展过程。进而对半导体量子阱激光器 ,特别是三维受限的量子点激光器所固有的优异性能及可能的应用加以说明。第二部分介绍量子点及其阵列的几种典型制备技术 ,包括如何应用Stranski Krastanov(SK)生长模式 ,原位制备无缺陷的量子点和量子点三维点阵的方法 ,量子点尺寸、形状和密度的控制生长技术 ;利用高空间分辨的电子束刻蚀方法 ,结合在图形化衬底上的再生长技术来制备量子点阵列及其各种制备方法的优缺点对比等。第三部分则重点讨论量子点激光器能带结构设计思想和实现基态激射所必须具备的条件及其从试验上如何实现等。第四部分将扼要地介绍国外半导体量子点激光器的研究进展和我国在该领域的研究水平、地位和对策。最后 ,分析了量子点激光器研制中存在的问题 ,同时也指出了它进一步的发展方向。

光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型研究

光纤影响下的量子点激光器运行状态具有非线性,构建基于势能函数分析和双态QDL激子模型的光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型。在光纤注入状态下,分析量子点激光器的非线性动力学参数模型,结合非线性动力学态的分布和演化特性,利用时间序列、功率谱及相图分析的方法,在不同参数注入下进行量子点激光器的参数空间及运行状态动力学分布特性分析。以光学能级、光学限制因子以及光学增益因子等为约束参数,进行自由运行状态下的量子点激光器基态和激发态特性分析,实现光纤影响下量子点激光器的运行状态数学模型构建。实验结果表明,该模型能有效获取量子点激光器的最优微波线宽,在电流增加的过程中,自由运行光谱能级谱检测性能较好,研究结果为光纤网络互联和光存储提供理论基础。

隧穿注入量子点激光器概述

介绍了一种新型的载流子隧穿注入量子点激光器,具体内容涉及量子点激光器研究现状、存在的问题、隧穿注入量子点激光器的工作原理和优势、研究现状等。采用隧穿注入这一新的载流子注入方式,可有效提高量子点激光器的温度特性和高频调制特性。

应变自组装InAlAs量子点材料和红光量子点激光器

通过提高量子点材料的质量和优化量子点激光器材料的结构 ,研制出高质量的应变自组装 In Al As/Al Ga As/Ga As量子点材料和低温连续激射的红光量子点激光器。

利用分子束外延在GaAs基上生长高特征温度的InAs量子点激光器

通过MBE外延系统生长了1.3µm的GaAs基InAs量子点激光器.为了获得更好的器件性能,InAs量子点的最优生长温度被标定为520℃,并且在有源区中引入Be掺杂.制备了脊宽100µm,腔长2 mm的激光器单管器件,在未镀膜的情况下,达到了峰值功率1.008 W的室温连续工作,阈值电流密度为110 A/cm^-2,在80℃下仍然可以实现连续工作,在50℃以下范围内,特征温度达到405 K.

量子点激光器

本文介绍了新型量子点激光器的概念。量子点激光器的制造技术及量子点激光器的性能。最后指出了量子点激光器的发展趋势。

1.3μm波段InAs/GaAs量子点激光器性能研究

利用气态源分子束外延技术在GaAs衬底上生长InAs量子点材料,研制出激射波长为1.3μm波段由5层量子点组成的3 mm腔长、3μm脊条宽度的InAs/GaAs量子点激光器。在室温连续波模式下,研究了激光器的输出性能和光谱性能,激光器的阈值电流为91 mA,相应的阈值电流密度为1 011.1 A/cm^2,激光输出功率斜效率为115 mW/A,最高输出功率达到30 mW。在温度范围10~50℃内,测得激光器的特征温度为40K。另外,研究了改变注入电流和改变激光器的工作温度条件下的器件激射波长的调谐特性。