浅面浮雕矩形台面垂直腔面发射半导体激光器

为实现垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)大功率窄线宽输出,设计了浅面浮雕矩形台面结构的垂直腔面发射激光器(SR VCSEL)。电流密度分布会影响模式的分布,模拟结果表明,矩形台面VCSEL相比于圆形台面VCSEL,在有源区面积增大的情况下,电流密度分布不变。在矩形台面VCSEL出光孔表面刻蚀浅面浮雕后,高阶模式比基模的阈值增益的变化大,基模对高阶模式的抑制增强。理论结果表明,矩形浅面浮雕结构的VCSEL能够实现对高阶模式的抑制,测试结果得到连续输出为5.87mW,光谱宽度为0.1nm,功率偏振度为10,横向模式抑制比超过30dB的窄线宽输出。

非对称电流注入对矩形台面激光器的偏振分析

为了获得高稳定性的偏振光,研制了氧化孔区域为70 mm×10 mm的非对称电流注入的矩形台面垂直腔面发射激光器(ACIR-VCSEL)。在室温下,注入连续直流电流,实验测试得到ACIR-VCSEL的斜率效率为0.483 W/A,微分串联电阻为23.5 W。在电流注入过程中,ACIR-VCSEL以稳定的平行于长边的偏振光输出,功率偏振比始终大于5。当电流为15 m A时,功率偏振比的最大值为14。在相同的测试条件下,氧化孔径大小同为70 mm×10 mm的环形电流注入矩形台面VCSEL(RCIR-VCSEL)的斜率效率为0.568 W/A,微分串联电阻为18.1 W,偏振功率比值最大值为9,最小值为2.6。RCIR-VCSEL与ACIR-VCSEL的输出特性相比,虽然RCIR-VCSEL比ACIR-VCSEL的斜率效率高,串联微分电阻小,但是ACIR-VCSEL的偏振稳定性和最大偏振比值比RCIR-VCSEL增强。