氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器

在国内首次报道了氧气传感专用760 nm单模、波长可调谐的垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser,VCSEL),详细报道了760 nm VCSEL设计方法与器件制备结果。通过分析AlGaAs量子阱的增益特性,确定了量子阱组分及厚度参数,并设计了室温下增益峰与腔模失配为10 nm的VCSEL激光器结构,完成了VCSEL结构的器件制备。VCSEL激光器在工作温度25℃时单模功率超过2 mW,此时边模抑制比为28.1 dB,发散角全角为18.6°。随着工作电流增加,VCSEL激光器的发散角随之增加,然而激光远场光斑仍然为高斯形貌的圆形对称光斑。通过调节VCSEL激光器的工作温度与工作电流,实现了VCSEL单模激光波长从758.740 nm至764.200 nm的近线性连续调谐,VCSEL工作在15~35℃时激光波长的电流调谐系数由1.120 nm/mA变至1.192nm/mA;温度调谐系数由0.072 nm/℃变至0.077 nm/℃。在两个氧气特征吸收波长附近,VCSEL激光的边模抑制比分别达到了32.6 dB与30.4 dB。

增益腔模大失配型垂直外腔面发射激光器侧向激射抑制

垂直外腔面发射激光器(Vertical external cavity surface emitting laser,VECSEL)的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配(30 nm)的增益芯片结构,并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时VECSEL的侧向激射增强问题。增益芯片基底温度为20℃时,VECSEL正向激射波长位于980 nm,侧向激射波长位于950 nm,当泵浦功率逐步增加时,侧向激射强度随着正向激射的出现而迅速降低。这是因为激光正向激射时量子阱的受激辐射能级与正向激射激光模式匹配,正向激射的激光模式可以获取更高的模式增益,在与侧向模式的竞争中处于优势地位。当基底温度控制在0℃与10℃时,量子阱本征增益峰值与表面腔模失配度增大,此时VECSEL仍然表现出稳定的侧向激射抑制效果。

垂直外腔面发射半导体激光器的双波长调控研究

报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器(Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL)及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率曲线呈现明显的两次翻转,翻转点对应了激射波长的转换。这是由于泵浦功率变化改变了增益芯片内部的温度,进而通过热调谐使得发光区增益峰值被调谐到腔模的不同位置。在0℃时,每个激射波长的最大输出功率都在1.5 W以上。随着泵浦功率的改变,激射波长可以在950 nm和1000 nm之间切换,同时还可以在1.5 W以上的功率水平下实现双波长同时激射。这种可切换波长及双波长同时激射的VECSEL器件在光调制、差频等领域有较大应用潜力。

使用灰度矩阵分析光子灯笼模式控制性能波动

为了分析光子灯笼用于光合束时的模式控制能力波动,建立算法提取光场灰度矩阵,使用数值计算结果替代角功率分布方差来分析光子灯笼模式控制能力随合束功率的波动。根据功率流方程与临近模耦合理论推导了算法的理论基础。从算法结构和灰度值提取精度参数两方面详细介绍灰度提取算法。通过对比复原图与原光场图,证明算法将光强分布情况转化成灰度值矩阵的数值准确性;最后,以自制的3×1光子灯笼在弱主动模式控制下的表现为例,分析其模式控制能力随合束功率变化导致的输出光质量与合束损耗的变化。实验结果解释了合束功率从0增加到270 mW时3×1光子灯笼的光合束损耗曲线斜率变化以及合束光最大高斯拟合度波动。算法能简单、快速地分析光子灯笼用于基模合束光制备时模式控制能力的波动情况,且环境敏感度低,光场功率分布提取准确率大于99%。

980nm大功率垂直腔面发射激光器温度和远场分布特性

采用发射波长为980nm的InGaAs／GaAs应变量子阱，在垂直腔面发射结构中共设计生长3组、每组3个量子阱，形成9个量子阱的周期性增益结构，并使每组均位于腔场极大处，以获得最好的增益匹配。为提高激光器的输出功率及获得较好的光束质量，采用大台面直径和由衬底面出射激光的结构。每个单元器件的P面台面直径为400-600μm，经湿氮气氛下40min的侧氧化后在有源区形成直径300-500μm的电流限制孔。而N面出光孔的直径仍为相应的400-600μm。在室温连续工作下器件的最大输出功率达到1．4W。随着注入电流的增大，观察到激光远场分布从空心圆环向中心单亮斑转化的过程。对不同温度下的激光输出特性进行了变温测试，结果表明通过DBR和有源区结构设计上较好的匹配，实现了室温下最低的激射闽值电流。

高光束质量大功率垂直腔面发射激光

大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)在激光泵浦、激光测距、激光雷达等领域有广泛的应用前景,但目前的常规激光器材料结构尚未针对大功率激光输出进行优化设计。特别是为获得大功率激光输出所采用的大出光窗口导致的激光光束质量劣化成为限制其应用发展的核心问题之一。针对上述问题对激光器材料结构与器件结构进行了两方面的新结构设计和研制:(1)以实现大功率激光输出为目标,材料结构设计上对出光窗口一侧的N-DBR反射率进行了调整,以具有99.3%反射率的n-DBR替代常规结构中所采用的99.7%以上反射率。与常规材料结构相比,采用优化后的材料结构制备的直径500μm出光孔径的单管器件在注入电流110 A时激光输出功率达到102 W,而单元出光窗口直径100μm的5×5阵列在100 A电流下的激光输出功率为103 W,单元直径为140μm的8×8阵列在130 A注入电流下的激光输出功率达到115 W;(2)针对大出光窗口导致的光束质量劣化,通过湿法化学刻蚀研制了直接集成在出光窗口表面的微透镜结构,单元出光窗口直径为90μm的6×6阵列器件在4 A注入电流下的激光光束发散角压缩到6.6°,与未集成微透镜时的14.8°相比有了大幅改善。实验结果表明:降低n-DBR反射率及集成微透镜结构有效地改善提高了大功率垂直腔面发射激光的输出功率和激光光束质量。

水稻短根突变体ksr1的遗传分析和基因定位

从甲基磺酸乙酯诱变的Kasalath突变体库中,在苗期筛选到一个水稻短根突变体ksr1,6d苗龄时该突变体的根长只有野生型的20%左右,遗传分析表明该突变性状由一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交发展的F2群体对突变基因进行了定位分析,初步定位结果显示目的基因KSR1与第4染色体上SSR标记RM1223连锁。在该标记附近进一步发展了8对SSR标记和2对InDel标记,将突变基因定位于InDel标记4-24725K和SSR标记RM17182之间,该区段物理距离为155kb。

InGaAs量子点激光器光增益的温度特性

研究了非耦合多层InGaAs量子点材料光增益的温度特性 ,并与InGaAs单量子阱材料进行了对比 .发现In GaAs量子点表现出更好的增益温度稳定性 .同时发现随着温度升高 ,在 14 0～ 2 0 0K温度范围内 ,InGaAs量子点增益峰值首先增大 ,当温度超过 2 0 0K后开始减小 .对这种增益特性的产生机制进行了分析 .增益曲线峰值波长随温度升高单调地向长波长方向移动 。

InGaAsP多量子阱微盘激光器

采用湿法化学腐蚀在气源ＭＢＥＩｎＧａＡｓＰ多量子阱材料上制作了微盘型激光器，直径８μｍ的微盘激光器表现出很好的单模激射特性，阈值泵浦功率为１７０μＷ，激射线宽为１．５ｎｍ．

InGaAs量子点的自发发射及光增益

研究了 In Ga As量子点材料自发发射、放大自发发射及光增益特性 .实验发现 In Ga As量子点材料随着注入电流密度的增加 ,其自发发射及放大自发发射光谱峰蓝移 ,表现出明显的能带填充现象 .由于量子点材料尺寸及形状等存在一定的分布 ,在光谱中没有明显的对应量子点激发态的谱峰 .由单程增益放大自发发射得到了量子点材料在不同注入电流密度下的光增益谱 .

大功率垂直腔面发射激光器技术研究

大功率垂直腔面发射激光与目前比较成熟的边发射激光相比在光束质量、二维面阵集成、高温工作等方面有很强的优势。2008年以来国内外研究进展迅速,在激光输出功率、效率、波长的多样性以及在应用探索等方面都有长足进步。从垂直腔面发射激光结构特征出发,对其优点特性、国外进展情况,在激光引信等需要窄脉冲工作场合的应用研究情况进行了介绍。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在国内最早开展大功率垂直腔面发射激光研究,单管连续输出功率达到2.5 W,列阵脉冲输出功率超过百瓦。研究中为实现大功率脉冲工作和较好的光束质量,对材料结构设计、微透镜集成和一维线列阵远场叠加等方面开展了研究,对相关结果进行了介绍。

碟型量子阱微腔激光器的低阈值激射

利用反应离子刻蚀 ( RIE)和湿法腐蚀方法在 In Ga As/ In Ga As P多量子阱材料上研制出直径为 8μm、4 .5μm和 2 μm的碟型半导体微腔激光器。其中 2 μm直径的微碟在液氮温度下其光泵浦激射阈值仅为 3 μW左右。对高光功率密度下泵浦时出现的多模激射、跳模和激射光谱强度饱和现象进行了研究。

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。

MOCVD法GaInAsSb合金的红外吸收与光致发光谱

用红外吸收、光致发光技术研究了常压ＭＯＣＶＤ法未掺杂ＧａＩｎＡｓＳｂ合金的光学性质，用这两种方法测出的外延层禁带宽度与根据合金组分计算出的禁带宽度基本一致。在红外吸收谱与光致发光谱中观察到了低能带尾，并探讨了产生原因。

蓝绿光激光器

结合最近几年国际上研制蓝绿光激光器的一些主要进展,介绍了实现蓝绿色激光输出的几个途径,即用非线性光学晶体倍频方法以及研制宽带隙材料激光器。

微腔光电子器件研究与发展

1引言 微腔激光器及其光子集成是光子学领域的前沿课题.它的突破可使光子学跨越固态光子学阶段,直接进入微光子时代的超大规模集成光路阶段.与大规模、超大规模集成电路一样,它不仅是国家信息产业发展的必由之路,而且是今后信息产业的重要基础,因此需要不失时机对它进行研发.

多孔硅发光

根据最近几年大量的文献报道,综述了关于多孔硅制备、发光等方面的研究结果,并简要介绍了国内一些单位的工作。

大功率半导体激光器研究进展

对半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述,并具体介绍了长春光学精密机械与物理研究所近年来在大功率半导体激光器方面所取得的主要进展,特别是在大功率半导体激光器的激光光源、垂直腔面发射激光器和新型激光器芯片等方面。

852nm半导体激光器量子阱设计与外延生长

设计并外延生长了具有高温度稳定性的InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器,用于解决852nm半导体激光器在高温环境下工作时的波长漂移问题。基于理论模型,计算并模拟对比了InAlGaAs,InGaAsP,InGaAs和GaAs量子阱的增益及其增益峰值波长随温度的漂移,结果显示,采用In0.15Al0.11Ga0.74As作为852nm半导体激光器的量子阱可以使器件同时具有较高的增益峰值和良好的波长温漂稳定性。使用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)外延生长了In0.15Al0.11Ga0.74As/Al0.3Ga0.7As有源区,通过反射各向异性谱(RAS)在线监测和PL谱研究了InAlGaAs/AlGaAs界面的外延质量,实验证明了通过降低生长温度和在InAlGaAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得InAlGaAs/AlGaAs陡峭界面。最后,采用优化后的外延生长条件,研制出了InAlGaAs/AlGaAs应变量子阱激光器。实验测试结果显示,其光谱半高宽为1.1nm,斜率效率为0.64W/A,激射波长随温度漂移为0.256nm/K。理论计算结果与实验测试结果相吻合,证明器件性能满足在高温环境下工作的要求。