一种泵浦Nd∶YAG用环形阵列半导体激光器

研制了一种泵浦Nd∶YAG棒的环形阵列准连续半导体激光器,分析了影响器件光电参数的几个主要因素,对实验结果进行了讨论。该器件采用单量子阱光电分别限制异质结结构,激光器的峰值波长为808±3nm,工作电流100A时,输出功率大于1200W(占空比为1%),光谱半宽小于4nm。

外光注入半导体环形激光器同时产生两路宽带混沌信号

本文将交叉反馈半导体环形激光器(SRL)产生的两路混沌信号平行单向注入到从激光器对应的模式中,构成了宽带混沌激光生成方案.通过建立速率方程,数值分析了失谐频率和注入强度对系统带宽及安全性影响.利用强度时间序列的频域变化规律揭示了带宽增强的物理原因,并且对增强区域不对称进行了解释.仿真结果表明:两路混沌信号的带宽增强路径相似.在非注入锁定区域,选择较高失谐频率以及适当的注入强度可以实现两路信号的带宽以及不可预测度同时增强.通过分析混沌信号的光谱可知注入混沌光与从激光器激光之间的拍频作用产生的高频振荡是导致带宽增强的物理原因.主激光器发生红移现象导致带宽增强区域呈现不对称,并且负失谐频率下容易实现带宽增强.非对称注入强度使得注入锁定区域缩小,拓宽了高注入强度下带宽增强范围.

808nm高占空比大功率半导体激光器阵列

采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低半导体激光器的串联电阻,降低焦耳热,提高了半导体激光器阵列的转换效率。利用金属有机化学气相淀积技术生长GaInAsP/InGaP/AlGaAs渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构激光器材料,利用该材料制成半导体激光线阵列在20%高占空比的输入电流下,半导体激光器的输出峰值功率达到189.64 W(180 A),斜率效率为1.1 W/A,中心波长为805.0 nm,阈值电流为7.6 A,电光转换效率最高可达55.4%;在1%占空比的输入电流下,阵列的输出峰值功率可达324.9 W(300 A),斜率效率为1.11 W/A,阈值电流为7.8 A,电光转化效率最高达55.6%,中心波长为804.5 nm。

半导体环形腔激光器输出特性理论与实验

首先导出了光纤环形腔半导体激光器中光子数密度的解析表达式后，分别从理论和实验上研究了阈值电流、输出功率和光纤耦合比之间的依赖关系。结果表明，阈值电流与光纤耦合比的对数满足线性关系；同时，在特定的偏置电流下，存在一个最佳的光纤耦合比使输出功率为最大。这将对于环形腔半导体激光器的理论研究和优化器件结构有所裨益。

高功率、高效率808nm半导体激光器阵列

通过设计高效率808 nm非对称宽波导外延结构,减少P型波导层和包层的自由载流子光吸收,实现腔内光吸收损耗为0.63 cm^(-1).制备的808 nm半导体激光器阵列在室温25?C下,实现驱动电流135 A,工作电压1.76 V,连续输出功率大于150 W,斜率效率高达1.25 W/A,中心波长809.3 nm,器件最高电光转换效率为65.5%,这是目前国内报道的808 nm半导体激光器阵列的最高电光转换效率,达到国际同类器件最好水平.

阵列半导体激光器的光束参数测量与光纤耦合

采用ISO推荐的方法测量了发光面为 1μm× 15 0 μm的阵列半导体激光器的光束半径、远场发散角、束腰位置、瑞利长度 ,并根据测量结果计算了光束传输因子 (M2 因子 )。以此为基础 ,研究了半导体激光器光束的快轴准直以及光纤耦合技术 ,采用微柱面透镜准直后 ,阵列半导体激光器快轴方向发散角可减小到 0 .48°。设计了光纤耦合光学系统 ,与 10 0 μm光纤耦合时的耦合效率为 71.0 % ,与 2 0 0 μm光纤耦合时的效率为 83.4%。

采用组合透镜阵列准直半导体激光器线阵

为了满足半导体激光器线阵的远距离应用要求,需要对激光束进行准直处理。提出了一种由垂直双半圆柱透镜组合阵列构成的准直器,采用光线追迹的方法推导了激光束通过准直器的传输方程,分析了光线出射角与透镜阵列参数之间的关系,得出了准直器的最优设计参数,然后在Zemax-EE非序列模式下仿真了此准直器的三维效果图以及探测器成像效果,得到的激光光斑接近于矩形,非相干照度集中在中央区域,并且经过准直器后的发散角大约为3mrad。设计的准直透镜可以同时压缩快慢轴的激光束发散角,制作简单,安装方便。

阵列半导体激光器光束准直设计

根据变折射率介质对光束自动聚焦特点 ,并利用光线微分方程 ,设计了阵列变折射率介质棒准直阵列半导体激光束 ,计算机仿真表明 ,该准直系统能达到较为理想的准直效果 ,其准直结果可达 3mrad～ 4mrad。

高功率半导体激光器线阵列的波长锁定技术

高功率半导体激光器光谱随温度和工作电流的变化比较大,光谱线宽比较宽,这些缺点直接限制了其实际应用。因此,高功率半导体激光器波长稳定技术的研究是激光领域的一个重要研究方向。对波长稳定技术进行研究。实验用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与高功率半导体激光器线阵列,构成可以对其波长进行锁定的外腔激光器。分析了外腔激光器的波长锁定效果与高功率半导体激光器工作电流、冷却温度、工作电流的占空比和"smile"现象等因素的关系。研究结果表明,高功率半导体激光器的工作电流、冷却温度、工作电流的占空比会影响其激射波长,当激射波长与VBG的布拉格波长差值小于3.0nm时,可以得到较好的波长锁定效果,而阵列本身的"smile"现象对其波长锁定的影响不大。

941nm 2%占空比大功率半导体激光器线阵列

计算了半导体激光器的激射波长与量子阱宽度以及有源层中In组分的关系 ,确定了94 1nm波长的量子阱宽度和In组分 并利用金属有机化合物气相淀积 (MOCVD)技术生长了InGaAs/GaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料 利用该材料制成半导体激光器线阵列的峰值波长为 94 0 .5nm ,光谱的FWHM为 2 .6nm ,在 4 0 0 μs ,5 0Hz的输入电流下 ,输出峰值功率达到1 1 4 .7W(1 6 5A) ,斜率效率高达 0 .81W/A ,阈值电流密度为 1 0 3.7A/cm2 ,串联电阻 5mΩ ,最高转换效率可达 36 .9%

可调谐半导体环形激光器与FWM全光波长变换实验研究

优化设计半导体光纤环形激光器 (SFRL)产生波长连续可调谐窄线宽的激光输出 ,可调谐范围为 40 nm,利用半导体光放大器 (SOA)的非线性效应四波混频 (FWM) ,实现了码速为 2 .5 Gb/ s SDH信号光的波长变换 ,向上变换 7.0 7nm,向下变换 1 9.49nm.在实验中不需要外加泵浦光源 .

用于强功率半导体激光器的石英柱微透镜阵列

采用光刻热熔法及离子束溅射刻蚀制作面阵石英柱微透镜阵列．表面探针和扫描电子显微镜的测试表明，在不同的工艺条件下制成的柱微透镜的表面轮廓具有明显的差异，给出了描述柱微透镜制作过程中的几个重要工艺参量的拟合关系式．

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布,并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试,结果表明理论计算与实验结果基本吻合。该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义。

半导体光纤环形腔激光器调谐特性的实验研究

采用国产半导体器件 ,组建了半导体光纤环形腔激光器 (FRSLs)的实验装置及相应的测试系统 ,系统地研究了FRSLs的输出和调谐特性。结果表明 ,已实现高速调制情况下的动态单纵模调谐 ,并获得波长调谐范围大于 36nm的稳定光脉冲输出。确立了FRSLs的阈值特性、输出功率等物理参量与振荡波长之间的关系 ,提出通过控制分光比来优化和兼顾FRSLs的调谐范围及输出功率。实验结果较好地与理论模拟结果相吻合 ,为进一步改善FRSLs的性能指标提供了实验依据。同时 ,这些分析与结论对于相关结构类型的激光器设计也具有一定的参考价值。

808nm大功率半导体激光器阵列的优化设计

采用激射波长为808 nm的GaAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制单量子阱结构外延片,制备了沟道深度不同的半导体激光器阵列,并对载流子分布进行理论分析和模拟。理论和实验结果表明:引入脊形台面和隔离沟道后,激光器阵列的输出功率、电光转换效率、斜率效率和光谱特性均有显著提高。随着沟道的加深,对电流侧向扩散的限制作用增强,从而提高了阵列性能。

阵列式半导体激光器中的热特性

本文给出了一组数学方程,以描述多条阵列式半导体激光器中的热特性,并针对具体实例进行了计算,将多条结构的结果同单条结构的结果进行了比较,发现前者带来管芯中发光区较高的温升。本文也讨论了阵列中电极条的宽度及条间距对管芯内温度分布的影响。

半导体光纤环形激光器输出状态分析与分类

研究了不同注入电流、不同输出偏振度下,半导体光纤环形激光器输出光的混沌特性.分别采用时域观察法、C-C法、Wigner-ville分布时频分析法、最大Lyapunov指数法联合分析输出光的时域、频域统计特性.从而将激光器输出按偏振度划分为三类:偏振度在0%到20%,随着电流的增大,激光器输出偏振混沌激光,其类型发生阶跃性跳变;偏振度在30～80%,激光器输出仍以偏振混沌激光为主,其类型不随电流增大而发生跳变;偏振度趋于90～100%,激光器输出以强度混沌激光为主,偏振混沌光随着偏振度趋向100%而下降为零.利用虚假邻点法计算嵌入维数和回归图法重构吸引子,得到上述三种输出类型的复杂程度依次是:椭圆吸引子(6维)、方形吸引子(7维)、点形吸引子(5维).由此得出,半导体光纤环形激光器用于偏振混沌通信的最佳区域为:偏振度处于30%至80%,注入电流处于330mA～550mA.

808nm准连续阵列半导体激光器

报道了８０８ｎｍ无铝ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ高功率准连续阵列半导体激光器．在频率１０００Ｈｚ，脉冲宽度２００μｓ，占空比达２０％时，单阵列条的输出光功率室温下达到３７Ｗ．

基于半导体环形激光器的光反馈动力学研究

为了研究半导体环形激光器在外部交叉光反馈情况下的非线性动力学特性,基于环形激光器的速率方程,采用数值仿真的方法,得到了各种反馈参量下的时间序列及功率谱,并研究了反馈系数对混沌带宽及时间延迟特性的影响.结果表明,在各种不同外部反馈参量的情况下,环形激光器展现了单周期、多周期、低频反相波动以及混沌态等丰富的动力学态;在对称光反馈时,可得到最大为3.7GHz的混沌带宽;在时间不对称光反馈时,产生的混沌信号的时延特征被很好地抑制.该研究结果可为环形激光器的实际应用提供一定的理论参考.

高温高效率半导体激光器阵列封装结构研究

分析了热沉和陶瓷基板对背冷式封装结构半导体激光器阵列性能的影响。通过栅格化厚铜填充技术降低了复合金刚石热沉的等效电阻,并实现了热膨胀系数匹配;采用热沉和陶瓷基板嵌入焊接技术,提高了封装散热能力和稳定性。制作了间距为0.4mm的5Bar条芯片阵列样品,在70℃热沉温度、200A工作电流(占空比为1%)条件下进行性能测试,结果显示器件输出功率为1065W、电光转换效率为59.2%。在高温大电流条件下进行了1824h寿命试验,器件表现出良好的可靠性。