Ge/Si_(x)Ge_(1-x)衬底620 nm半导体激光器的特性

短波长红光激光是激光显示、生物医学等应用领域急需开发的一种新波段光源。基于Ge/Si_(x)Ge_(1-x)衬底设计并模拟分析了一种波长为620 nm的红光半导体激光器。该激光器使用Ge衬底以及Si_(x)Ge_(1-x)基体层,通过改变Si_(x)Ge_(1-x)层中的Si摩尔分数调整激光器结构中每层AlGaInP系材料的晶格常数,从而实现高Ga摩尔分数的GaInP量子阱并将GaInP量子阱的激光波长缩短至620 nm。通过计算SiGe、AlGaInP系材料的物理参数,研究了GaInP量子阱有源区结构和Si_(x)Ge_(1-x)基体层组分对输出特性的影响规律,优化了激光器的结构参数。模拟结果表明,298 K温度下设计的激光器输出波长为620 nm,阈值电流为0.58 A,输出功率为1.20 W,转换效率为38.3%。

基于封装原型的半导体激光器热分析建模研究

为了在热仿真时得到可靠的有源层温度分布,采用基于芯片封装结构原型的808 nm高功率半导体激光器单管有限元模型,引入条型区、热沉覆铜层和键合引线等影响因素,研究了高功率半导体激光器单管稳态工作时有源层的热分布特性。在简易模型的基础上分别单独引入并计算了条型区、热沉覆铜层和键合引线对器件有源层平均温度的影响,将这些影响因素同时引入得到了本文新模型,并使用该模型和简易长方体堆叠模型仿真了半导体激光器单管稳态工作下的温度分布,得到有源层的平均温度分别为42.089℃和46.405℃,使用实验数据计算得到器件有源层的平均温度为41.708℃,简易模型的仿真结果误差为11.26%,本文模型的仿真结果误差为0.91%。对同一封装结构参数、不同转化效率和波长的多个高功率半导体激光器单管进行了热特性计算,进一步验证本文模型仿真结果的准确性。