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大功率垂直腔面发射激光器阵列的热优化
1
作者
夏宇祺
慕京飞
+11 位作者
周寅利
张星
张建伟
陈超
苑高辉
张卓
刘天娇
白浩鹏
徐玥辉
孙晶晶
宁永强
王立军
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期970-977,共8页
提出了一个新的参数——温度影响因子,其统筹考虑了垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列单元之间的间距、氧化孔径尺寸、单元的数量和输入电流,并可用于表征阵列受热串扰影响程度。在此基础上,基于Python设计了VCSEL阵列的优化布局算法,并建...
提出了一个新的参数——温度影响因子,其统筹考虑了垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列单元之间的间距、氧化孔径尺寸、单元的数量和输入电流,并可用于表征阵列受热串扰影响程度。在此基础上,基于Python设计了VCSEL阵列的优化布局算法,并建立了热电耦合模型,验证了优化布局对温度特性的优化效果,与常规布局相比,优化阵列内部温升显著降低。另外,在固定电流密度和发光面积的条件下,同时减小氧化孔径尺寸和增加单元数可以有效地改善VCSEL阵列的温度特性。10μm氧化孔径的平均温度比30μm氧化孔径的平均温度低28 K。研究结果表明,本文所提出的VCSEL阵列优化方案有效减低了热串扰的影响,通过对温度影响因子中各变量的分析,可以为VCSEL阵列的设计提供指导。
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关键词
垂直腔面发射激光器
热串扰
阵列设计
COMSOL热电仿真
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职称材料
氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器
2
作者
刘天娇
徐玥辉
+9 位作者
张建伟
张星
张卓
宫玉祥
周寅利
慕京飞
陈超
吴昊
宁永强
王立军
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期441-449,共9页
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...
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。
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关键词
垂直腔面发射激光器
单模工作
波长调谐
氧气传感
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职称材料
题名
大功率垂直腔面发射激光器阵列的热优化
1
作者
夏宇祺
慕京飞
周寅利
张星
张建伟
陈超
苑高辉
张卓
刘天娇
白浩鹏
徐玥辉
孙晶晶
宁永强
王立军
机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室
中国科学院大学
出处
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期970-977,共8页
基金
国家重点研发计划项目(62334009)
国家自然科学基金(52172165,62374164,62274165,62304224)
+1 种基金
吉林省科技发展计划重点项目(20220201066GX,20220201077GX,20220201063GX)
博士后基金项目(GZC20232977)。
文摘
提出了一个新的参数——温度影响因子,其统筹考虑了垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列单元之间的间距、氧化孔径尺寸、单元的数量和输入电流,并可用于表征阵列受热串扰影响程度。在此基础上,基于Python设计了VCSEL阵列的优化布局算法,并建立了热电耦合模型,验证了优化布局对温度特性的优化效果,与常规布局相比,优化阵列内部温升显著降低。另外,在固定电流密度和发光面积的条件下,同时减小氧化孔径尺寸和增加单元数可以有效地改善VCSEL阵列的温度特性。10μm氧化孔径的平均温度比30μm氧化孔径的平均温度低28 K。研究结果表明,本文所提出的VCSEL阵列优化方案有效减低了热串扰的影响,通过对温度影响因子中各变量的分析,可以为VCSEL阵列的设计提供指导。
关键词
垂直腔面发射激光器
热串扰
阵列设计
COMSOL热电仿真
Keywords
vertical cavity surface emitting laser
thermal crosstalk
array design
COMSOL thermoelectric simulation
分类号
TN248.4 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器
2
作者
刘天娇
徐玥辉
张建伟
张星
张卓
宫玉祥
周寅利
慕京飞
陈超
吴昊
宁永强
王立军
机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室
中国科学院大学
长春中科长光时空光电技术有限公司
出处
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期441-449,共9页
基金
国家自然基金重大项目(62090060)
国家自然科学基金项目(61874117,61874119,11774343)
吉林省重点科技攻关项目(20220201063GX)。
文摘
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。
关键词
垂直腔面发射激光器
单模工作
波长调谐
氧气传感
Keywords
vertical cavity surface emitting laser
single-mode operation
wavelength detuning
oxygen sensing
分类号
TN248.4 [电子电信—物理电子学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大功率垂直腔面发射激光器阵列的热优化
夏宇祺
慕京飞
周寅利
张星
张建伟
陈超
苑高辉
张卓
刘天娇
白浩鹏
徐玥辉
孙晶晶
宁永强
王立军
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器
刘天娇
徐玥辉
张建伟
张星
张卓
宫玉祥
周寅利
慕京飞
陈超
吴昊
宁永强
王立军
《红外与毫米波学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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