980 nm高功率列阵半导体激光器

分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素．利用分子束外延生长方法生长出ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱激光器材料．利用该材料制作出的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（１００ Ｈｚ，１００ μｓ）输出功率达到 ８０Ｗ（室温），峰值波长为 ９７８～９８１ｎｍ．

MBE生长高功率半导体激光器

对影响分子束外延（ ＭＢＥ） 材料生长的一些主要因素进行了细致的分析。利用ＭＢＥ生长出ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 梯度折射率分别限制单量子阱激光器（ＧＲＩＮ－ ＳＣＨ－ ＳＱＷ） 材料。利用该材料制作出的列阵半导体激光器的准连续输出功率达到了６０ Ｗ（ｔ＝ ２００ μｓ，ｆ＝ ５０ Ｈｚ） ，峰值波长为８０８ ．４ ｎｍ 。

980nm高功率列阵半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料。利用该材料制作的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（100Hz,100μs）输出功率达到80W（室温），峰值波长为978－981nm。

双晶x射线衍射法测量超薄层外延材料厚度

介绍了通过双晶ｘ 射线衍射测量超薄外延层厚度的一种方法。利用回摆曲线中的干涉条纹测量了通过ＭＢＥ生长的Ｇａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ／Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ａｓ／Ｇａ０．７Ａｌ０．

多线阵半导体激光器的单光纤耦合输出

设计并研制了一种多线阵半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块.激光器芯片采用了分子束外延方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用6只准直的线阵半导体激光器,器件腔长为1.2mm,单个发光单元宽度为100μm,发光单元周期为500μm,单线阵器件包括19个发光单元,单线阵器件的连续输出功率为50W,每只单线阵器件的准直输出光束经过空间合束后再通过光束对称化变换实现了多线阵器件输出的高光束质量功率合成,采用平凸柱透镜实现了合束光束与400μm芯径、数值孔径0.22石英光纤的高效率耦合,整体耦合效率达到65%,最大耦合输出功率达到195W,光纤端面功率密度达到1.55×105W/cm2.

高功率半导体激光器技术发展与研究

高功率半导体激光器及阵列具有可用激光波长丰富、电光转换效率高、调制特性好等许多优点,特别是作为固体激光器和光纤激光器的高效率泵浦源而获得的全固态紧凑型激光器,持续受到极大的关注,得到快速发展。近年来在高功率阵列半导体激光器模块化技术、超高效率、高效冷却技术、半导体激光器及阵列的光束质量优化、高效电源驱动技术等方面都取得了长足的进步,促进了其广泛应用。将结合高功率半导体激光国家重点实验室的研究工作,概述近年来国内外半导体激光器技术的研究进展状况和发展趋势。

高功率1060nm半导体激光器波导结构优化

针对高功率1060 nm半导体激光器的外延结构,分析了影响器件功率进一步提高的原因.根据分析,优化了激光器的量子阱结构和波导结构,并理论模拟了波导宽度对模式和输出功率的影响.根据不同模式的光场分布,对量子阱有源区的位置进行了优化,并设计了非对称、宽波导结构.对不同模式的限制因子进行了计算,结果表明,优化后的非对称波导结构能够在降低基模的限制因子的同时,增加高阶模式的损耗.

980nm半导体激光器腔面膜钝化新技术

研究了不同腔面钝化方法对980 nm渐变折射率波导结构InGaAs/AlGaAs半导体激光器输出激光功率的影响。将980 nm半导体激光器管芯前后腔面不蒸镀钝化膜与蒸镀Si钝化膜和蒸镀ZnSe钝化膜的方法进行了对比。结果表明,蒸镀ZnSe钝化膜比蒸镀Si钝化膜的半导体激光器输出光功率提高了11%,比不蒸镀钝化膜的半导体激光器输出激光功率提高了42%。不蒸镀钝化膜的半导体激光器的失效电流为4.1 A,蒸镀Si钝化膜的半导体激光器的失效电流为5.1 A,蒸镀ZnSe钝化膜的半导体激光器的失效电流为5.6 A。对半导体激光器失效的原因进行了分析。在半导体激光器前后腔面蒸镀ZnSe钝化膜能有效地提高器件的输出光功率。

1.06μm InGaAs/InGaAsP量子阱半导体激光器的温度特性

研究了1.06μm InGaAs/InGaAsP量子阱半导体激光器厘米bar模块的温度特性,测试分析了该模块的输出光功率、阈值电流、转换效率和光谱随注入电流及管芯温度变化的特性。结果表明,器件在15～55℃范围内所测的输出光功率由40.7 W降低到29.4 W,阈值电流由9.29 A升高到17.24 A,转换效率由54.22%降低到37.55%,光谱漂移为0.37 nm/℃,特征温度为68.6 K。实验结果表明,为保持器件性能的稳定,在实际应用过程中应该使器件的温度控制在15～25℃范围内。

C-mount封装不同激光器芯片尺寸的热阻分析

采用波长漂移法对基于C-mount封装类型的不同尺寸芯片的热阻进行测量,得到了使热阻最小的最佳芯片尺寸和铟焊料厚度。测量结果表明,在铟焊料厚度为10μm、输出功率为2 W、条宽为200μm、腔长为2 000μm时,激光器芯片的热阻最小值为2.01℃/W。在铟焊料厚度为5μm和10μm两种条件下,对腔长为2 000μm的不同条宽的激光器芯片的热阻进行了测量,在铟焊料厚度为5μm时,激光器芯片的热阻由原来的2.01℃/W降到了1.85℃/W。

光谱稳定的低功耗980nm单模泵浦源半导体激光器

由于在很多特殊应用领域要求980 nm泵浦源半导体激光器具有光谱稳定、低功耗等,本文通过对980nm单模半导体激光器的腔长、腔面反射率及光纤光栅反射率等优化设计,研制出低阈值、高功率980 nm光纤光栅外腔波长稳定半导体激光器。该低功耗、波长稳定的单模半导体激光器,在100 m A工作电流下尾纤输出功率达到51 m W,3 d B带宽为0.16 nm,边模抑制比大于40 d B,器件在250 m A工作电流下,尾纤输出功率达到120 m W。

具有高特征温度的808nm大功率半导体激光器

研制出利用液相外延方法生长８０８ ｎｍ ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ 分别限制单量子阱激光器，其室温连续输出功率达到４ Ｗ，室温工作的特征温度达到２１８ Ｋ。

高功率905nm InGaAs隧道结串联叠层半导体激光器

设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构,采用分子束外延进行激光器材料的外延生长,材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺,制作成条宽200μm、腔长800μm的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度100ns,重复频率10kHz,30A工作电流下输出功率达到80 W,峰值发射波长为905.6nm,器件的阈值电流为0.8A,水平和垂直方向的发散角分别为7.8°和25°。

GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光管材料制备及表征

超辐射发光二极管(SLD)具有不同于半导体激光器和普通发光二极管的优异性能。为了制备高功率半导体超辐射发光管,并且得到比较大的光谱宽度、大的单程增益和抑制电流饱和,我们研究设计了具有850nm辐射波长的GaAlAs/GaAs非均匀阱宽多量子阱超辐射发光二极管结构,采用分子束外延(MBE)方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,变温(10～300K)光致发光(PL)等方法检测分析了外延薄膜的结构和光电特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长850nm的谱峰,谱峰范围跨跃800～880nm,双晶回摆曲线结果显示了设计的结构得到实现。在注入电流140mA时,器件输出光谱的半峰全宽可以达到26nm,室温下连续输出功率达到6mW。

GaAs基半导体激光器真空解理钝化工艺研究

对GaAs基半导体激光器真空解理钝化工艺进行了研究,发现在高真空条件下解理和钝化GaAs基半导体激光器能有效减少激光器腔面缺陷,从而抑制非辐射复合。通过测试光致发光(PL)谱线和X射线光电子能谱(XPS)发现,经过超高真空解理钝化的GaAs基半导体激光器bar条的光致发光特性比没有经过真空解理钝化获得比较大的提升,并且bar条表面污染率有很大改观。对真空解理钝化工艺的钝化膜的厚度进行了优化。

高性能980nm单模半导体激光器

采用经过优化的新型大光腔结构,设计出低发散角的980nm半导体激光器,利用分子束外延系统生长出应变InGaAs量子阱半导体激光器材料,并制作出980nm单模半导体激光器。器件在3μm条宽,750μm腔长时,100mA电流下室温连续输出功率达到70mW以上。激光器的最大斜率效率为0.89W/A.垂直方向远场发散角为28°.器件在250mA工作电流下输出功率达到190mW.器件在70℃温度下仍可以正常工作。

808nm半导体激光器的温度特性

用波长漂移法测试了808 nm半导体激光器额定功率分别为1 W,2 W,3W的器件在不同的输出功率下的热阻,得到额定功率为1 W的器件在输出功率为1 W时的热阻最小为4.28 K/W,额定功率为2 W的器件在输出功率为2 W时的热阻最小为5.45 K/W,额定功率为3 W的器件在输出功率为3 W时的热阻最小为5.5 K/W。并对额定功率为3 W的器件在不同的占空比下进行了测试,0.5%占空比脉冲条件下温升相当于持续条件下温升的19.6%。并用ANSYS模拟了器件温度随时间的变化,得出脉冲的特点是1 ms温升就能达到稳态的50%,0.1 s就能达到稳态的95%以上。

分布反馈式光纤激光器的光热调谐方法

针对现有光纤激光器调谐方法通常不能兼顾调谐幅度和调谐速率的问题,提出了一种基于光热效应的调谐方法,有效兼顾了调谐幅度和调谐速率的要求。分析了光纤激光器的输出波长随泵浦功率变化而改变的实验现象,并以980nm泵浦源自身调谐为例,进行了静态和动态实验,结果表明:基于光热效应的分布反馈式光纤激光器静态调谐幅度达392MHz/100mA,动态调谐速率超过2kHz,验证了光纤激光器光热调谐方案的可行性。

阳极氧化法制备Y型TiO_2纳米管

在含有质量分数为0.5%的NH4F和体积分数为5%的H2O的乙二醇混合溶液中,采用三步阳极氧化法制备了表面形貌高度有序的Y型TiO2纳米管阵列。讨论了钛片预处理过程对优化TiO2纳米管阵列表面形貌的影响以及采用升温法制备Y型TiO2纳米管的内在机理,并在较宽的温度范围内(20～60℃)对钛片进行阳极氧化。实验结果表明当阳极氧化第三步的电解液温度设置在40℃以上时,Y型TiO2纳米管阵列的顶端将出现环状纳米线、管壁破裂以及管长减小等现象,不利于保证Y型TiO2纳米管阵列的整体质量。因此,30～40℃是选取阳极氧化第三步温度的理想范围。

2.0μm波段Sb基多量子阱材料的制备

采用分子束外延外延生长技术,优化InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱点材料的生长速率、生长温度和束流比等生长参数,获得了高质量的多量子阱材料。室温光荧光谱表明,材料的发光波长为2.0μm左右。该结果表明,通过优化生长条件和结构参数制备的量子阱材料,可以获得良好的结构质量和光学特性。所制备的器件室温条件下输出功率22mW,阈值电流300mA。