单氧化限制垂直腔面发射激光器的阈值

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作者 孙梅 赵红东 +1 位作者 王景芹 张以谟 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期450-453,共4页

使用有限差分和模式跟踪方法对垂直腔面发射激光器(VCSELs)中光、电、热场耦合方程自洽数值求解,设计了其低阈值结构.给出了限制电流孔径分别为1μm、2μm3、μm和6μm的阈值电流密度、载流子密度、基模光场和热场的空间分布,得到了单... 使用有限差分和模式跟踪方法对垂直腔面发射激光器(VCSELs)中光、电、热场耦合方程自洽数值求解,设计了其低阈值结构.给出了限制电流孔径分别为1μm、2μm3、μm和6μm的阈值电流密度、载流子密度、基模光场和热场的空间分布,得到了单氧化限制VCSELs中注入阈值电流随限制孔径变化曲线.结果表明,在2～6μm范围内与实验结果达到一致,并且单氧化限制VCSELs中过大和过小的电流限制孔径都不利于降低激光器阈值,进而发现了最佳电流限制半径及最小阈值电流. 展开更多

关键词 激光器 单氧化限制垂直腔面发射激光器 自洽 阈值

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氧化光栅型垂直腔面发射激光器的研究 被引量：4

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作者 张祥伟 宁永强 +2 位作者 秦莉 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1517-1520,共4页

通过分析矩形出光孔径和亚波长金属光栅结构,发现大孔径高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制的难点在于横模非常复杂。因此提出一种新型的氧化光栅型VCSEL结构,不仅能够很好地在有源区内引入各项异性的增益结构,并且最大的优势... 通过分析矩形出光孔径和亚波长金属光栅结构,发现大孔径高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制的难点在于横模非常复杂。因此提出一种新型的氧化光栅型VCSEL结构,不仅能够很好地在有源区内引入各项异性的增益结构,并且最大的优势还在于能够完美地控制大孔径VCSEL的横模。通过有限元软件对器件有源区的电流分布进行了模拟,发现当光栅脊的宽度为1.8μm时,载流子在光栅两端聚集的现象基本上可以消除,而且其电流密度分布差可以达到很高。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 氧化光栅 偏振控制

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垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的实验研究 被引量：2

3

作者 侯立峰 冯源 +3 位作者 钟景昌 杨永庄 赵英杰 郝永芹 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2733-2737,共5页

为实现对垂直腔面发射半导体激光器氧化孔径的精确控制,提高其光电特性,对湿法氧化工艺进行了实验研究.在不同的氧化温度下,对相同结构的垂直腔面发射半导体激光器模拟片进行湿法氧化.采用X射线能谱分析仪,对氧化后模拟片的氧化层按不... 为实现对垂直腔面发射半导体激光器氧化孔径的精确控制,提高其光电特性,对湿法氧化工艺进行了实验研究.在不同的氧化温度下,对相同结构的垂直腔面发射半导体激光器模拟片进行湿法氧化.采用X射线能谱分析仪,对氧化后模拟片的氧化层按不同的氧化深度对其氧化生成物进行检测.依据氧化生成物中氧元素组分浓度的变化,对氧化过程进行了分析与讨论,推导出在一定的温度下,氧化速率随时间变化的一般规律.提出了在垂直腔面发射半导体激光器的湿法氧化工艺过程中,适当降低氧化温度,延长氧化时间,可减小氧化限制孔径的控制误差,提高氧化工艺的准确性与稳定性. 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 湿法氧化 X射线能谱分析 氧化限制孔径

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808nm垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的研究 被引量：2

4

作者 侯立峰 钟景昌 +3 位作者 孙俘 赵英杰 郝永芹 冯源 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期209-213,共5页

为提高808 nm垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的输出功率与电光转换效率,对其湿法氧化工艺进行了实验研究。采用扫描电镜(SEM)的微区分析功能,对样品氧化层按不同的氧化深度进行微区分析。微区分析结果表明:适当降低氧化温度,延长氧化... 为提高808 nm垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的输出功率与电光转换效率,对其湿法氧化工艺进行了实验研究。采用扫描电镜(SEM)的微区分析功能,对样品氧化层按不同的氧化深度进行微区分析。微区分析结果表明:适当降低氧化温度,延长氧化时间,可减小氧化限制孔径的控制误差,提高氧化工艺的准确性;氧化后对样品进行高温加热处理,可减少氧化层中的As含量,改善氧化层的质量,提高氧化工艺的热稳定性。 展开更多

关键词 半导体技术 垂直腔面发射激光器 湿法氧化 氧化限制孔径

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垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的实验研究 被引量：4

5

作者 李颖 周广正 +1 位作者 兰天 王智勇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1714-1721,共8页

在湿法氧化过程中采用一种自制的新型红外光源显微镜和CCD相机俯视成像系统监测被氧化晶圆片上氧化标记点颜色的变化,通过CCD相机得到的氧化标记点尺寸大小与实际氧化标记点尺寸大小的比例计算,由氧化标记点变化颜色的尺寸大小获得实际... 在湿法氧化过程中采用一种自制的新型红外光源显微镜和CCD相机俯视成像系统监测被氧化晶圆片上氧化标记点颜色的变化,通过CCD相机得到的氧化标记点尺寸大小与实际氧化标记点尺寸大小的比例计算,由氧化标记点变化颜色的尺寸大小获得实际晶圆被氧化尺寸大小,反馈调节氧化工艺,保证控制垂直腔面发射激光器(VCSELs)的氧化孔径精度在±1μm。根据氧化实验总结高Al组分含量对氧化孔形状影响、氧化速率随温度变化及氧化深度随时间变化规律,得到在炉温420℃、水浴温度90℃、氧化载气N2流量200m L/min的工艺条件下,氧化速率为0. 31μm/min,实现量产高速调制4×25 Gbit/s的850 nm VCSELs。室温条件下,各子单元器件工作电压为2. 2 V,阈值电流为0. 8 m A,斜效率为0. 8 W/A。在6 m A工作电流下,光功率为4. 6 m W。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 ALXGA1-XAS 湿法氧化 氧化规律

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高功率980nm垂直外腔面发射激光器(VECSEL)的理论研究 被引量：7

6

作者 何春凤 路国光 +6 位作者 单肖楠 秦莉 晏长岭 宁永强 李特 孙艳芳 王立军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期247-252,共6页

利用周期谐振增益结构设计了以InGaAs/GaAsP/AlGaAs为有源区的980nm二极管泵浦垂直外腔面发射半导体激光器。根据理论模型计算了纵模限制因子、阈值增益、光增益、输出功率等特征参数,优化了激光器特征参数并设计了OPS VECSEL结构。理... 利用周期谐振增益结构设计了以InGaAs/GaAsP/AlGaAs为有源区的980nm二极管泵浦垂直外腔面发射半导体激光器。根据理论模型计算了纵模限制因子、阈值增益、光增益、输出功率等特征参数,优化了激光器特征参数并设计了OPS VECSEL结构。理论计算表明,LD泵浦的垂直外腔面发射激光器的输出功率可大于1.0W。 展开更多

关键词 垂直外腔面发射激光器 LD泵浦 纵模限制因子 光增益

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垂直腔面发射激光器中的新结构研究 被引量：2

7

作者 郝永芹 刘文莉 +3 位作者 钟景昌 张永明 冯源 赵英杰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期167-169,共3页

通过对垂直腔面发射激光器(VCSEL)台面结构的深入研究,提出了新型环形分布孔结构,并制作了这种新结构器件。测试结果表明这种新结构器件不仅表现了良好的工作特性,而且输出功率也提高到环形沟槽结构的1.34倍。

关键词 光学 半导体激光器 氧化物限制 量子阱 垂直腔面发射激光器

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高功率In Ga As量子阱垂直腔面发射激光器的研制 被引量：2

8

作者 晏长岭 宁永强 +7 位作者 秦莉 张淑敏 赵路民 王青 刘云 初国强 王立军 姜会林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1029-1031,共3页

采用AlAs氧化物限制工艺实验制备了衬底出光的高功率大出光窗口 (直径为 30 0 μm)InGaAs/GaAs量子阱垂直腔面发射半导体激光器 ,实现了器件室温准连续工作 (脉冲宽度为 5 0 μs ,重复频率为 10 0 0Hz) ,并对器件的伏安特性、光输出特... 采用AlAs氧化物限制工艺实验制备了衬底出光的高功率大出光窗口 (直径为 30 0 μm)InGaAs/GaAs量子阱垂直腔面发射半导体激光器 ,实现了器件室温准连续工作 (脉冲宽度为 5 0 μs ,重复频率为 10 0 0Hz) ,并对器件的伏安特性、光输出特性、发射光谱 ,以及器件的远场发射特性等进行了实验测试 器件阈值电流为 4 6 0mA ,器件的最大光输出功率为 10 0mW ,发射波长为 978.6nm ,光谱半功率全宽度为 1.0nm ,远场发散角小于 10° ,垂直方向的发散角θ⊥ 为 8° ,水平方向的发散角θ∥ 为 9° 。 展开更多

关键词 高功率半导体激光 垂直腔面发射激光器 氧化物限制工艺 量子阱 对称光束

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垂直腔面发射激光器的原理与设计 被引量：1

9

作者 邓云龙 范广涵 +6 位作者 廖常俊 刘颂豪 文尚胜 刘鹏 王浩 曹明德 刘鲁 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第3期33-39,共7页

阐述了垂直腔面发射激光器(VCSEL)的工作原理及器件的设计方案.并设计出激射波长为 980 nm,InGaAs/GaAs多量子阱作为发光材料,氧化物限制电流,衬底面出光的基横模低阈值的器件 结构.

关键词 半导体激光器 面发射激光器 INGAAS 氧化物 垂直腔面发射激光器 工作原理 设计

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垂直腔面发射激光器电、光特性分析 被引量：1

10

作者 刘立新 赵红东 +3 位作者 高铁成 李娜 辛国锋 曹萌 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期517-519,共3页

根据增益波导垂直腔面发射激光器 (VCSELs)直接耦合的准三维理论模型 ,通过有限差分法对泊松方程、注入电流密度、载流子浓度和光场分布方程求自洽解 ,研究了垂直腔面发射激光器的电特性和光波导特性 计算结果表明 ,氧化限制层位置是... 根据增益波导垂直腔面发射激光器 (VCSELs)直接耦合的准三维理论模型 ,通过有限差分法对泊松方程、注入电流密度、载流子浓度和光场分布方程求自洽解 ,研究了垂直腔面发射激光器的电特性和光波导特性 计算结果表明 ,氧化限制层位置是影响激光器特性的主要因素之一 ,如果忽略N型DBR层的影响 。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 电特性 光特性 VCSELS 准三维理论模型 有限差分法 氧化限制层位置 DBR 布喇格反射镜

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室温连续工作的GaAs／AlGaAs垂直腔面发射激光器列阵 被引量：1

11

作者 林世鸣 康学军 +5 位作者 高俊华 高洪海 王启明 王红杰 王立轩 张春晖 《高技术通讯》 CAS CSCD 1996年第5期48-50,共3页

报导了由选择氧化法研制的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ垂直腔面发射激光器，ＤＢＲ中的ＡｌＡｓ经选择氧化形成的氧化层作为有源区的横向电流限制层，器件的最低阈值电流为３．８ｍＡ，输出功率大于ｌｍＷ，发散角小于７．８°，高频测... 报导了由选择氧化法研制的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ垂直腔面发射激光器，ＤＢＲ中的ＡｌＡｓ经选择氧化形成的氧化层作为有源区的横向电流限制层，器件的最低阈值电流为３．８ｍＡ，输出功率大于ｌｍＷ，发散角小于７．８°，高频测量脉冲上升沿达１００ｐｓ，并由此器件制成了２×３二维列阵。 展开更多

关键词 垂直腔面发射 激光器 氧化法 砷化镓 ALGAAS

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可见光垂直腔面发射激光器的性能模拟

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作者 李相民 陈静 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期71-74,共4页

采用有限差分光束传播方法(FD-BPM)对氧化型可见光垂直腔面发射激光器进行了模拟计算.在计算中,考虑了电流密度分布、自热效应、量子阱内载流子的横向扩散和光场的分布等主要物理过程,并对各种物理过程进行了自洽式计算;得到了氧化型可... 采用有限差分光束传播方法(FD-BPM)对氧化型可见光垂直腔面发射激光器进行了模拟计算.在计算中,考虑了电流密度分布、自热效应、量子阱内载流子的横向扩散和光场的分布等主要物理过程,并对各种物理过程进行了自洽式计算;得到了氧化型可见光垂直腔面发射激光器的电流密度分布、温度分布、量子阱内载流子密度的分布,同时计算了阈值电流、光场的横向分布及电流-光功率输出特性.计算结果表明,使用该模型计算出在氧化孔半径为6μm时阈值电流为0.67mA,光输出功率最高可达4.5mW. 展开更多

关键词 氧化型垂直腔面发射激光器 有限差分-光束传播方法 激光器模拟

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垂直腔面发射激光器驻波图样与特性分析 被引量：1

13

作者 刘生贵 陈建国 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期407-409,413,共4页

根据电场在激光器腔镜反射的相位特性,研究了在不同腔镜组合情况下垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)几种可能的驻波图样。结果表明,驻波图样与两端反射镜顶层折射率的选择密切相关,有源层中心与驻波波腹的相对位置对VCSEL的限制因子以... 根据电场在激光器腔镜反射的相位特性,研究了在不同腔镜组合情况下垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)几种可能的驻波图样。结果表明,驻波图样与两端反射镜顶层折射率的选择密切相关,有源层中心与驻波波腹的相对位置对VCSEL的限制因子以及阈值特性等有很大的影响。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 驻波图样 限制因子 阈值电流

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对称氧化限制结构提高795 nm VCSEL单模功率

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作者 贾秀阳 贾志刚 +3 位作者 董海亮 陈小东 高茂林 许并社 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期809-818,共10页

795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为铷原子钟和量子陀螺仪的激光光源,一般采用单氧化限制结构保证单模输出,但这种结构输出功率较小且功耗较高。本文利用PICS3D软件首先对不同位置单氧化限制层进行模拟分析,结果表明,氧化限制层越靠... 795 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为铷原子钟和量子陀螺仪的激光光源,一般采用单氧化限制结构保证单模输出,但这种结构输出功率较小且功耗较高。本文利用PICS3D软件首先对不同位置单氧化限制层进行模拟分析,结果表明,氧化限制层越靠近有源区,其对载流子的限制能力越强,因此在相同的注入电流条件下器件的输出功率越高。在此基础上设计了靠近有源区对称双氧化限制和四氧化限制结构VCSEL,与传统单氧化限制结构相比,多氧化限制结构VCSEL有源区有较高的电流密度,且输出功率与电光转化效率有较大提高。此外,本文还通过远场、近场分析了氧化限制层数量对器件光学性能影响,发现随着氧化限制层数量的增加,VCSEL高阶模式更多集中在出光孔处且远场发散角增大。本研究对于通过多氧化限制层优化VCSEL性能,平衡输出功率和光学性能具有参考意义。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 对称氧化限制结构 电流密度 载流子浓度 单模 光场分布

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单横模光子晶体微腔激光器的研究 被引量：1

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作者 李新涛 孙晓红 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1278-1281,共4页

对单横模激射的光子晶体垂直腔面发射激光器的设计具有指导作用。把单横模光子晶体光纤理论用于光子晶体微腔,分析有效归一化频率随晶格常数和填充比的变化关系;采用时域有限差分方法计算二维空气孔型三角结构光子晶体的完全带隙。利用... 对单横模激射的光子晶体垂直腔面发射激光器的设计具有指导作用。把单横模光子晶体光纤理论用于光子晶体微腔,分析有效归一化频率随晶格常数和填充比的变化关系;采用时域有限差分方法计算二维空气孔型三角结构光子晶体的完全带隙。利用上述计算结果,选取合适的光子晶体结构参数,实现单横模激射。从载流子数面密度和光子数面密度的速率方程出发,分析了光子晶体的引入对激光阈值的影响。 展开更多

关键词 光子晶体 垂直腔面发射激光器 单横模 阈值

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高功率1550 nm氧化限制型VCSEL设计与仿真

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作者 王伟 谭云飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期23-32,共10页

1550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性,但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标,对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增... 1550 nm垂直腔面发射激光器具有良好的人眼安全性和透射性,但实现其高效率和高功率输出一直是难以解决的问题。以1550 nm氧化限制型垂直腔面发射激光器为研究目标,对不同结构、不同氧化孔径与输出特性关系进行仿真分析。随着氧化孔径增加,垂直腔面发射激光器芯片的激射波长发生红移现象,但氧化孔径从14μm继续增大时,激射波长几乎不红移。对两种不同氧化限制结构的芯片进行仿真,输出功率和转换效率对比结果表明单氧化层结构性能更好。在设计多结垂直腔面发射激光器时考虑有源区之间是否增加氧化层,最终发现两种氧化限制结构均在9μm孔径时具有较高的输出功率,单层结构100 mA时的输出功率约为177.55 mW,同时斜率效率也高达1.79 W/A,最大功率转换效率为10μm孔径时的37.7%,多层结构斜率效率更高达2.36 W/A。氧化限制型结构在多结垂直腔面发射激光器基础上进一步提升功率、效率等参数,可为高功率1550 nm垂直腔面发射激光器的输出特性优化提供参考。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 红移 氧化限制型 多结 功率转换效率

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激光器件 半导体激光器

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《中国光学》 EI CAS 2005年第1期17-20,共4页

TN248．4 2005010126 基于ANSYS的半导体激光器热特性模拟=Thermal char- acteristic simulation of semiconductor laser based on ANSYS[刊,中]／鲁鹏程(北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京光电子技术实验室．北京(100022)),崔... TN248．4 2005010126 基于ANSYS的半导体激光器热特性模拟=Thermal char- acteristic simulation of semiconductor laser based on ANSYS[刊,中]／鲁鹏程(北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京光电子技术实验室．北京(100022)),崔碧峰…∥半导体技术．-2004,29(4).-45-47,51 介绍了ANSYS有限元软件在半导体激光器热特性模拟中的应用,计算了一个单量子阱980 nm半导体激光器在脉冲下的瞬态热分布图。 展开更多

关键词 大功率半导体激光器 垂直腔面发射激光器 特性分析 激光器件 光电子技术 实验室 量子级联激光器 优化设计 单量子阱 工程学院

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N-DBR和双氧化限制层对VCSEL电、光、热特性的影响 被引量：3

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作者 刘立新 赵红东 牛憨笨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期325-329,共5页

根据增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合的准三维理论模型,通过有限差分法对注入电流密度、载流子浓度、光场和热场分布方程求自洽解.研究了垂直腔面发射激光器的电、热和光波导特性,同时提出了一种具有双氧化限制层的增益波导垂直腔... 根据增益波导垂直腔面发射激光器直接耦合的准三维理论模型,通过有限差分法对注入电流密度、载流子浓度、光场和热场分布方程求自洽解.研究了垂直腔面发射激光器的电、热和光波导特性,同时提出了一种具有双氧化限制层的增益波导垂直腔面发射激光器结构,并通过对比研究了N-型分布布喇格反射镜和双氧化限制层对增益波导垂直腔面发射激光器特性的影响·计算结果表明,如果忽略N-型分布布喇格反射镜的影响将与实际的垂直腔面发射激光器有较大偏差;双氧化限制层结构对激光器特性有较大的改善,它为增益波导垂直腔面发射激光器提供了一种降低阈值,抑制高阶横模的方法· 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 有限差分法 N-型分布布喇格反射镜层 双氧化限制层

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面向VCSEL的Al_(0.98)Ga_(0.02)As薄膜湿法氧化的研究 被引量：2

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作者 林涛 张天杰 +6 位作者 李晶晶 郭恩民 宁少欢 段玉鹏 林楠 祁琼 马骁宇 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期266-272,共7页

为了系统研究VCSEL制作中的湿法氧化过程和机理,设计了专门的材料结构并采用MOCVD技术进行外延生长。对经过光刻和干法刻蚀形成的台面结构样品进行不同时间的湿法氧化,由表面形貌及断面结构来确定氧化程度。研究发现,氧化时间较短时,Al_... 为了系统研究VCSEL制作中的湿法氧化过程和机理,设计了专门的材料结构并采用MOCVD技术进行外延生长。对经过光刻和干法刻蚀形成的台面结构样品进行不同时间的湿法氧化,由表面形貌及断面结构来确定氧化程度。研究发现,氧化时间较短时,Al_(0.98)Ga_(0.02)As层的横向氧化深度随氧化时间呈线性变化;随着氧化时间增加,横向氧化深度与氧化时间呈抛物线变化,并渐趋于饱和。此外实验中发现Al_(0.98)Ga_(0.02)As层的湿法氧化速度可比Al_(0.9)Ga_(0.1)As层高一个数量级,且Al_(0.9)Ga_(0.1)As层的湿法氧化速度随其层厚增加而增大。最后根据修正的一维Deal-Grove氧化模型计算了受限空间内Al_(0.98)Ga_(0.02)As层横向氧化深度随氧化时间的变化关系。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 湿法氧化 砷化铝镓 金属有机化学气相淀积

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850nm氧化限制型VCSEL研究 被引量：2

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作者 岳爱文 王任凡 +1 位作者 沈坤 石兢 《光通信研究》 北大核心 2004年第2期36-38,58,共4页

通过对850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的研究,研制出了满足实用要求的高性能的850nm氧化限制型VCSEL.激光器12μm和16μm氧化孔径25℃的阈值电流分别为1.2mA和1.8mA,斜效率为0.58mW/mA,微分串联电阻为35Ω和25Ω,激光器... 通过对850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构的研究,研制出了满足实用要求的高性能的850nm氧化限制型VCSEL.激光器12μm和16μm氧化孔径25℃的阈值电流分别为1.2mA和1.8mA,斜效率为0.58mW/mA,微分串联电阻为35Ω和25Ω,激光器具有良好的温度特性和可靠性,可应用于1.25Gbit/s数据通信. 展开更多

关键词 VCSEL 垂直腔面发射激光器 氧化限制 分布布拉格反射器 光纤通信

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