大功率短波长InAlGaAs/AlGaAs量子点超辐射发光管

为了满足超辐射发光管的短波长应用,采用InAlGaAs/AlGaAs量子点有源区和干法刻蚀工艺制备了短波长弯曲波导超辐射发光管。在1.6A脉冲电流注入下,器件峰值输出功率为29mW,中心波长为880nm,光谱半高宽为20.3nm。比较了干法刻蚀工艺和湿法腐蚀工艺对超辐射发光管器件性能的影响。在1.6A脉冲电流注入下,湿法腐蚀制备的器件峰值输出功率仅为7mW。与湿法腐蚀相比,干法刻蚀可以精确控制波导形状和参数,降低波导损耗,有效增大器件输出功率。

量子点超辐射发光管研究进展

简要回顾了超辐射发光管(SLD)的发展历史、量子点SLD的提出及优点,介绍了SLD的工作原理、器件结构及表征参数,详细分析了近年来国内外各研究小组在提高量子点SLD性能方面的研究进展。基于自组织量子点的尺寸非均匀分布特征、优化的有源区结构设计以及高的光学质量,量子点SLD目前的研究水平已远远超过量子阱SLD。例如,量子点SLD的输出光谱宽度可达到150nm以上,输出功率可达到百mW量级。简要介绍了SLD在光纤陀螺仪、光学相干断层成像术、光纤通信、宽带外腔可调谐激光器等方面的应用,讨论了量子点SLD研制中存在的问题、解决方法和发展趋势。量子点SLD在展宽光谱和提高输出功率上展示了巨大的潜力,它的成功有力地推动了其他宽增益谱器件的研制。

阳极氧化法制备超辐射发光管实验研究

采用阳极氧化方法和MBE生长技术进行了非均匀阱宽InGaAs/AlGaAs多量子阱超辐射发光管器件的设计和工艺制作,研究了三种条形结构器件的功率输出和光谱输出特性。在150mA的驱动电流条件下获得了10 mW以上的超辐射光输出,光谱宽度约为18 nm.

长波长1．3μm超辐射发光管的制备

对半导体激光器腔面分别蒸镀单层和双层减反射膜（ＡＲ）制备超辐射发光管（ＳＬＤ），测试了器件功率特性、光谱特性和远场分布，并计算了器件端面的剩余反射率。

1.55μm超辐射发光管端面减反射膜的研究

减反射膜层折射率和厚度的精密监控是超辐射发光管的关键技术。分析了超辐射发光管端面减反射膜的四种膜系,提出了监控薄膜厚度的挡板调制、高级次过正极值法。采用该法制备超低剩余反射膜的实验表明:单面镀膜后,砷化镓基片的剩余反射率达到0.04%;管芯的反馈谐振被抑制,出现超辐射现象,峰值波长从1610nm移动到1560nm,蓝移约60nm,光谱纹波小于0.3dB。

双注入区量子点超辐射发光管的数值模拟

数值模拟了结构参数(超辐射区腔长和脊宽,光放大区腔长和张角)对双注入区量子点超辐射发光管器件性能(光谱和功率等)的影响。结果表明,当器件超辐射区注入电流和放大区注入电流均固定时,随着超辐射区腔长的增加,输出光谱中激发态强度减弱,基态强度先增强后减弱;随着放大区腔长的增加,输出光谱中基态强度增加,激发态强度先增加后减弱。超辐射区脊宽越大,逆向光波耦合到超辐射区的耦合系数越大,输出光强度越小。放大区张角越大,逆向光波耦合到超辐射区的耦合系数越小,输出光强度越小。为设计和优化该类型器件结构提供一定的依据。

超辐射发光管端面AR膜的设计与制备

在中心波长1310nm的InGaAsP半导体激光器端面设计并镀制了剩余反射率小于0.03%的三层减反射膜,得到了放大自发辐射波纹小于0.5dB的超辐射发光管。

脉冲PIV测试仪及其在超辐射发光管热特性研究中的应用

针对超辐射发光管(SLED)的热特性,进行了仿真分析;通过研制的脉冲PIV测试仪对SLED发光区的温度进行了测试,验证了仿真分析结果。

超辐射发光二极管的应用

超辐射发光二极管(superluminescent diode简称SLD)具有光谱宽、功率大等优点。作为一种特殊光源,SLD已经被广泛应用。简要介绍了SLD的主要特征、主要表征参数和发展现状,详细阐述了SLD在干涉式光纤陀螺仪、光学相干断层成像技术、波分复用技术、光时域反射仪、可调谐外腔激光器、光纤传感器和光纤测试等领域中的应用。

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.

中红外量子级联超辐射发光二极管的研制

量子级联(QC)超辐射发光二极管(SLD)已经成为众多应用领域(如生物成像、气体探测和红外对抗等)理想的中红外(MIR)宽光谱光源。然而,QC材料基于子带间跃迁的发光模式使其自发辐射效率较低,要获得高功率、宽光谱、可满足实际应用需求的MIR SLD具有非常大的挑战。基于四阱耦合和双声子共振结构的QC材料,并结合仿真模拟设计出新颖的紧凑型分段式波导结构,提高了自发辐射效率,成功研制了发光波长约为5μm的SLD。所制备的器件工作温度达到273 K,光谱半高宽约为485 nm,同时紧凑的波导结构亦有利于形成阵列结构器件来进一步提高其输出功率,为MIR宽光谱光源的实际应用提供参考。

超辐射激光二极管的研究与应用

分析了超辐射激光二极管(Super-LuminescentDiode,SLD)SLD管芯的有源区、后端吸收区以及出光端面的增透膜对光谱的影响。介绍了SLD组件的封装(SLD的温度控制、SLD管芯与尾纤的耦合)。讨论了在干涉型光纤陀螺仪、光时域反射计、医学相干检测技术、波分复用技术中对SLD的要求。

一种新型半导体超辐射集成光源

为有效地提高超辐射输出功率，满足超辐射发光管应用领域不断扩大的需要，提出了超辐射发光管与半导体光放大器单片集成的思想，并采用ＡｌＧａＡｓ单量子阱、增益导引的氧化物条形结构，对该集成器件进行了初步研制。实验结果表明，这种集成器件可有效地提高超辐射输出功率，有望成为新一代大功率超辐射光源。

GaAlAs高功率短波长超辐射集成光源

为解决超辐射发光管输出功率低的问题,利用半导体锥形光放大器对超辐射光加以放大,并采用直接耦合方式将超辐射发光管与半导体锥形光放大器进行单片集成,器件初步采用了GaAlAs SQW双异质结和氧化物条形增益波导结构。实验结果表明,该器件的锥形放大器可将超辐射发光管发出的光放大22dB,在脉冲条件下超辐射输出功率达580mW。

半导体超辐射发光管自发发射因子的估算

自发发射因子β是半导体光电器件的重要参数，在以往对超辐射发光管的特性分析，特别是应用速率方程对超辐射器件的光强进行估算时，多沿用与超辐射发光器件相应结构激光器的β因子，由于两者的光输出特性不同，这种沿用不仅会造成β因子物理意义上的混乱，而且也给超辐射器件光电特性的分析带来了较大的误差。对超辐射发光管的自发发射因子β进行了讨论，提出了平均自发发射因子的概念，并对增益导引及折射率导引的β因子进行了估算和比较。

970 nm超辐射发光二极管弯曲脊形波导数值分析

本文基于光束传播法(beam propagation method,BPM)和时域有限差分法(finite difference time domain method,FDTD)建立了分析模型,模拟并分析了弯曲脊形波导超辐射发光二极管(superluminescent light emitting diode,SLD)不同结构参数(刻蚀深度、曲率半径、脊形宽度)对波导损耗的影响和倾斜脊形波导不同结构参数(刻蚀深度、脊形宽度、倾斜角度、发射波长)对模式反射率的影响。计算表明,弯曲脊形波导的刻蚀深度和曲率半径是影响波导损耗的重要因素。刻蚀深度较浅使波导对光场的限制作用较弱,过小的曲率半径会使模式传输泄露严重,损耗大大增加。脊形宽度越大,波导损耗越小,其对波导损耗影响较小。脊形波导的端面倾斜角度是抑制模式反射率的重要因素,脊形宽度增加,模式反射率逐渐减小,并在特定的几个角度形成的奇点达到最小值。刻蚀深度对于模式反射率的影响作用较小,但随着刻蚀深度的增加,奇点发生的角度产生了向小角度偏移。在特定的倾斜角度范围内,随着波长减小,奇点的数目会逐渐增加。研究结果可对设计具有优越性能的SLD器件提供参考。

光纤陀螺用SLD光源的光功率稳定性研究

SLD光源的稳定性对光纤陀螺的性能有及其重要的影响。为提高光纤陀螺的精度 ,设计了 SLD光源的数字化控制系统 ,采用“恒流 +温控”的方案 ,并引入了数字 PID控制算法 ,大大提高了光源出纤光功率的稳定性。