GaAlAs超发光二极管

本文报导在 GaAlAs 双异质结激光器腔面上,蒸镀 ZrO_2减反射涂层,制成了 GaAlAs 超发光二极管。室温连续输出最大功率为9.1mW,光谱带宽为155 。

1．3μm超发光二极管电噪声和光噪声相关性

讨论超发光二极管的低频电噪声和光噪声谱特性及其相关性，并与激光器（ＬＤ）的做了比较．

1.5μm高功率超辐射发光二极管的制备和性能

超辐射发光二极管作为光纤陀螺的核心元件,其性能直接影响光纤陀螺的精度;其中超辐射发光二极管出光功率越高,光纤陀螺接收信号信噪比越好。InP/AlGaInAs增益材料具有电子限制效率高的优点,然而由于Al元素容易氧化,面临一定的应用可靠性问题。本文采用InP/InGaAsP作为增益材料,通过在外延结构上采用宽带隙电子阻挡层来提高量子阱的电子限制效率。试验结果表明,激光芯片最大出光功率从69 mW提升至92 mW。在此基础上,通过优化材料沉积速率改善增益区和应变电子阻挡层材料质量。结果显示,激光芯片可靠性得到较为明显改善,经过1000 h寿命老化,样品阈值和功率变化率在合格范围之内。最后,进行超辐射发光二极管芯片制备。测试表明,电子阻挡层使得室温下SLD芯片饱和出光功率从19 mW提高至24 mW,饱和工作电流也有所提高,光谱宽度达到80 nm,光谱中心波长在1500 nm附近;芯片1000 h寿命老化阈值和光功率变化稳定,未出现性能退化样品。

红外波段超辐射发光二极管研究进展

超辐射发光二极管(SLD)具有高功率、宽光谱和低相干性等光学特性,在光纤通信、工业国防、生物影像和痕量气体检测等领域具有极高的应用价值。本文聚焦于SLD的输出功率与光谱宽度特性,综合评述了量子阱、量子点近红外SLD与量子级联中红外SLD的研究进展。详细介绍了InP基量子短线、混合量子点量子阱与异维量子点量子阱等新型有源结构,以及量子点掺杂与区域混杂等相关工艺技术。最后,概述了SLD的应用前景,并对SLD的潜在研究方向和技术发展应用趋势进行了展望。

1μm波段高功率超辐射发光二极管

为提高1μm波段超辐射发光二极管的输出特性,对外延结构及J型波导结构参数进行研究,基于研究结果确定外延结构及波导结构参数并对电极窗口制备工艺及单层氧化铪薄膜成膜条件进行了优化。研究表明,缩小波导与限制层AlGaAs材料中Al组分差值利于改善器件光束特性。此外,增加刻蚀深度、脊宽及曲率半径均会使损耗系数减小以提高器件输出功率。基于仿真结果制备出非均匀阱宽大阱深的三量子阱结构器件,前腔面镀制反射率约为0.5%的单层氧化铪薄膜,后腔面蒸镀高反膜,腔长约2 mm,波导曲率半径为21.8 mm,在500 mA连续电流注入下,实现了118.1 mW输出功率和32.5 nm光谱半宽。单层增透膜的设计抑制了器件激射并简化了工艺复杂度,避免了多层增透膜不同材料间的应力问题。

超辐射发光二极管偏振度对光纤陀螺性能的影响

如何降低光纤陀螺偏振噪声,提高其零偏稳定性在陀螺性能评估和系统结构调整中有着重要的意义。以分析超辐射发光二极管(SLD)偏振度对光纤陀螺性能影响为研究目的,从矩阵光学的琼斯矩阵理论出发,分析Lyot型消偏器的结构参数对光源SLD消偏的影响,完成了对Lyot消偏器结构参数的建模工作,同时提出其最佳结构参数的存在,并进行了计算机仿真和试验验证。首次在Lyot型消偏器的结构参数与光纤陀螺性能之间建立联系,用实验方法验证了之前所给出的结论。研究结果表明:利用光纤消偏器减小光源出射光的偏振度有助于降低光纤陀螺偏振噪声,提高其零偏稳定性。

1053nm高速超辐射发光二极管的研制及其光电特性

制备了一种新型的具有高调制带宽的1 053 nm超辐射发光二极管(SLD).利用光荧光(PL)测试分析了不同温度、不同生长速率对SLD芯片外延材料质量的影响,优化了In Ga As/Ga As量子阱的生长温度与生长速率.分析了SLD模块的光电特性随温度与注入电流的变化关系.研究结果表明,SLD输出波长随温度的漂移系数为0.35 nm/℃,其输出波长随注入电流的漂移对温度并不敏感.在25℃、100 m A注入电流下SLD的-3 d B调制带宽达到1.7 GHz,尾纤输出功率2.5 m W,相应的光谱半宽为24 nm,光谱波纹为0.15 d B.

850nm超辐射发光二极管

设计并制作了一种用于中低精度光纤陀螺系统的850nm超辐射发光二极管,对器件的波导模式进行了分析,给出了主要技术参数的设计和测试结果。实验结果表明,器件的波长为852.8nm,光谱半宽为26nm,100mA工作电流下,管芯输出功率大于4.5mW,保偏光纤输出功率大于200μW。

多量子阱超辐射发光二极管(SLD)热分布计算

对由8个量子阱所组成的条形超辐射发光二极管(Superlum inescent d iode,SLD)进行了热分析,计算了不同器件结构下的热阻和温度分布。计算结果表明,热阻变化受芯片宽度和长度的影响较大,可以达到两个数量级;当注入功率达到1 W时,有源区的温度将接近50 K。该分析对有效地设计芯片的结构,减少温度升高对SLD稳定性的影响具有指导意义。

低偏振高功率1310nm超辐射发光二极管的液相外延生长

对新月形超辐射发光二极管的液相外延生长过程进行了机理分析。利用Matlab软件对建立的非平面生长模型进行了理论计算,并利用扫描电镜(SEM)对液相外延生长的形貌进行了分析,通过理论计算与实验分析设计了获得低偏振、高功率超辐射发光二极管的外延结构。利用该结构研制的超辐射发光二极管芯片在100 m A工作电流、25℃工作温度下输出功率达到3.6 m W,相应的输出波长为1 306 nm,光谱半宽为39nm,光谱波纹为0.17 d B,偏振度为2%。

超辐射发光二极管的研究进展

超辐射发光二极管(SLD)是一种宽光谱光源,广泛用于光纤陀螺、光学相干断层扫描等领域。高性能SLD要求同时实现大功率和宽光谱输出,航天领域相关应用还要求其具有较高的抗辐射性能。本文从如何实现大功率、宽光谱输出和抗辐射加固等几方面介绍了SLD的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。

腔面反射率对超辐射发光二极管输出特性的影响

本文用耦合速率方程，从理论上分析研究了超辐射发光二极管（ＳＬＤ）的功率输出特性。主要讨论了腔面反射率对其功率输出特性的影响。研究结果表明，半导体激光器（ＬＤ）存在一最佳输出功率腔面反射率，随腔面反射率的降低，ＳＬＤ的功率曲线斜率减小，输出功率降低，光谱调制深度减小。增大后腔面反射率可以提高ＳＬＤ的输出功率，减小其工作电流。由于腔面反射率的降低，前后传输的光子在有源区内的分布的对称性发生了变化，表现为非均匀性，后向传输波大于前向传输波。最后，把理论计算结果同我们研制的１．３μｍ徐层结构超辐射发光二极管的实验结果作了比较，得到了较好符合。

1.3 μm InGaAsP低电流超辐射发光二极管组件

设计并制作了用于高精度光纤陀螺的 1.3μm低电流超辐射发光二极管组件。采用隐埋异质结结构 ,实现了良好的电流限制和光限制 ,同时采用长腔结构来提高器件单程增益 ,从而获得了高的输出功率。组件具有工作电流小、输出功率高 ,以及光谱特性好等特点。测试结果表明 ,在 70mA工作电流下 ,组件尾纤输出功率大于 0 .1mW ,光谱宽度大于 30nm。

850nm微型化封装超辐射发光二极管模块

研制了一种微型6针卧式结构的850nm超辐射发光二极管（SLD）模块,该模块采用激光焊接方式实现全金属化耦合封装,通过对模块结构的优化设计,使模块体积缩小为标准8针蝶形封装体积的一半。该模块在100mA工作电流下,尾纤输出功率大于1.5mW,光谱宽度大于20nm,纹波系数小于0.5dB,同时选用高效率微型半导体制冷器（TEC）,使其正常工作温度范围和储存温度范围分别达到-50-75℃和-60-100℃。

质子辐照对超辐射发光二极管性能的影响

用能量分别为350keV和1MeV,注量为1×1012和1×1013p/cm2的质子对超辐射发光二极管(SLD)进行辐照,对辐照前后器件的光学和电学性能进行了测试.结果表明,在相同注量辐照的条件下,350keV与1MeV能量质子辐照引起的辐照损伤相比,前者引起的出光功率的退化更大,造成的辐照损伤更加严重.采用TRIM程序对质子入射到器件材料中的射程分布进行了模拟,初步探讨了SLD在350keV和1MeV能量质子辐照下的损伤效应.

1.55 μm InGaAsP/InP超辐射发光二极管组件

1 .5 5 μmInGaAsP/InP超辐射发光二极管组件是为高精度光纤陀螺研制的光源。组件采用标准 14针双列直插式管壳 ,熊猫型保偏光纤对准耦合 ,激光焊接 ,全金属化耦合封装。为了获得高输出功率 ,宽发射光谱 ,抑制受激振荡 ,采用了倾斜条形波导结构。组件尾纤输出功率大于 0 .1mW ,光谱宽度大于 15nm ,工作电流小于 15 0mA。

超辐射发光二极管数值仿真模型

采用谱分割方法和分段模型对1.5μm波段的超辐射发光二极管(SLD)进行了仿真。为减小分段模型的分段数目和计算时间,对文献中常采用的计算每小段平均光功率(平均光子数密度)的3种主要方法进行了对比分析,结果表明:积分平均的方法具有显著的优势。与商用器件的测试结果相比,数值计算的输出光谱和电流-输出功率曲线基本相符。对高功率SLD的数值仿真表明:在有源区长度大于1mm后,输出功率的增长出现明显的饱和现象,纵向空间烧孔(LSHB)效应限制了增加有源区长度对输出功率增长的贡献。此外,对高功率SLD,使用忽略LSHB效应的单段模型计算输出功率可产生数倍的误差,因此,采用分段模型计入LSHB效应是必要的。

1.3μm超辐射发光二极管的辐照性能研究

研究了1.3μm超辐射发光二极管(SLD)在γ辐照、质子辐照条件下性能参数的退化情况,并利用Srim软件计算了器件的非电离能损,引入位移损伤剂量的概念,给出了器件功率衰减与位移损伤剂量的函数关系,对SLD器件在质子辐射条件下的功率衰退做出定量预测。

基于图形法的超辐射发光二极管性能退化可靠性评估

超辐射发光二极管(SLD)作为一个重要的特殊光源,针对SLD可靠度和寿命的预测精度要求高的问题,提出了基于图形法的SLD性能退化可靠性评估方法。首先采用加速应力的方式获得SLD的短时间内的无失效数据;其次根据退化轨迹采用最小二乘法进行拟合得到适合于退化轨迹的曲线方程,并根据失效阈值计算出超辐射发光二极管的伪失效寿命;最后采用Minitab对伪失效寿命进行个体分布标识,选用接受度高的对数正态分布,得出常温下失效前的平均工作时间。实验结果表明,该方法可以精准预测SLD的可靠度和寿命,相对于其他方法其精度提高了9.09%。

1310 nm高功率超辐射发光二极管的制备及性能研究

为优化1310 nm超辐射发光二极管输出性能,提高器件输出功率,针对J型波导结构的1310 nm超辐射发光二极管的波导结构参数及器件散热能力进行研究。结果表明波导刻蚀深度、弯曲角度和绝缘层厚度是影响器件实现高功率输出的重要因素。基于研究结果对超辐射发光二极管器件结构及工艺进行优化,制备出脊宽5μm、弯曲角度8°、刻蚀深度1.7μm、绝缘层厚300 nm的J型超辐射发光二极管。该器件在室温及500 mA连续注入电流条件下,直波导长度1.5 mm时实现10 nm宽的输出光谱,输出功率达到42.2 mW。