高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器

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作者 张志军 陈贺 +8 位作者 张卓 刘志君 张建伟 杜子业 周寅利 张星 陈超 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1531-1538,共8页

针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光... 针对目前激光医疗、食品药品检测等领域对橙黄色激光的应用需求,开展了高功率基频光1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)研究。提出激光谐振腔内大尺寸基模光斑外腔结构,使VECSEL腔内模式匹配较大泵浦光斑尺寸,实现了高功率激光输出;提出增益峰-腔模失谐结构,增益峰与腔模温漂系数不同,高泵浦功率下具有良好的增益峰-腔模匹配,实现高泵浦功率工作下的激光波长稳定控制。制备的VECSEL器件在1150 nm激光波长的输出功率达到9.38 W,并获得良好的圆形对称的输出光斑形貌,光斑在正交方向上的发散角分别为7.3°和7.5°。 展开更多

关键词 半导体激光器 垂直外腔面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱

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920nm光抽运垂直外腔面发射半导体激光器结构设计(英文) 被引量：11

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作者 梁雪梅 吕金锴 +3 位作者 程立文 秦莉 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期79-85,共7页

设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单... 设计并优化了一种用808nm的大功率激光二极管为抽运光源,In0.09Ga0.91As量子阱结构为增益介质的920nm光抽运半导体垂直外腔面发射激光器。运用有限元方法,对激光器的电特性方程和光特性方程求自洽解,计算了器件各种特性参量。分析了单个周期内不同阱的个数(1,2和3)、不同阱深、不同垒宽、不同非吸收层组分、不同非吸收层尺寸条件下,器件性能的改变,特别是模式、阈值和光-光转换效率的改变,从而选择一个最佳的结构。 展开更多

关键词 半导体激光器 结构设计 有限元 垂直外腔面发射激光器 光抽运

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量子阱调制双波长光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器

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作者 李志伟 张卓 +5 位作者 张建伟 张星 周寅利 曾玉刚 宁永强 王立军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期951-957,共7页

报道了一种采用单个增益芯片实现双波长输出的光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)。VECSEL所用的增益芯片发光区由两组不同发光波长的量子阱组成,其中一组发光波长较短的量子阱采用吸收区泵浦的方式,另一组发光波长较长的量子阱... 报道了一种采用单个增益芯片实现双波长输出的光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)。VECSEL所用的增益芯片发光区由两组不同发光波长的量子阱组成,其中一组发光波长较短的量子阱采用吸收区泵浦的方式,另一组发光波长较长的量子阱采用阱内泵浦方式。在VECSEL工作时,吸收区泵浦的短波长量子阱率先激射,由于发光波长较长的量子阱对短波长量子阱的强度调制效应,此时可以观察到两种波长的光谱峰值强度随时间周期性振荡,采用高灵敏探测器观察到VECSEL此时的输出激光呈现出脉冲输出形式。随着泵浦功率进一步增加,VECSEL的输出激光呈现稳定的双波长输出,激光波长峰位分别位于967.5 nm和969.8 nm。VECSEL双波长稳定输出时的最大激光功率可以达到560 mW,光斑在正交方向呈现对称高斯形貌,正交方向发散角分别为6.68°和6.87°。 展开更多

关键词 半导体激光器 双波长工作 垂直外腔面发射半导体激光器 强度调制

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垂直外腔面发射半导体激光器的双波长调控研究

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作者 李雪 张继业 +9 位作者 张建伟 张星 张卓 曾玉刚 张俊 周寅利 朱洪波 宁永强 秦莉 王立军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期14-20,共7页

报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器(Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL)及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率... 报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器(Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL)及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率曲线呈现明显的两次翻转,翻转点对应了激射波长的转换。这是由于泵浦功率变化改变了增益芯片内部的温度,进而通过热调谐使得发光区增益峰值被调谐到腔模的不同位置。在0℃时,每个激射波长的最大输出功率都在1.5 W以上。随着泵浦功率的改变,激射波长可以在950 nm和1000 nm之间切换,同时还可以在1.5 W以上的功率水平下实现双波长同时激射。这种可切换波长及双波长同时激射的VECSEL器件在光调制、差频等领域有较大应用潜力。 展开更多

关键词 垂直外腔面发射半导体激光器 波长调控 双波长

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垂直外腔面发射半导体激光器的热管理方法研究

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作者 全恩臣 朱仁江 +2 位作者 徐向涛 方刚 戴特力 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期12-13,共2页

垂直外腔面发射半导体激光器在高功率运转的同时可以保持良好的光束质量,近年来一直成为研究的热点。本文介绍了垂直外腔面发射半导体激光器的结构及运行原理。由于热管理是其高功率运行的主要限制因素之一,分析了垂直外腔面发射半导体... 垂直外腔面发射半导体激光器在高功率运转的同时可以保持良好的光束质量,近年来一直成为研究的热点。本文介绍了垂直外腔面发射半导体激光器的结构及运行原理。由于热管理是其高功率运行的主要限制因素之一,分析了垂直外腔面发射半导体激光器的热管理方法。使用反向生长的外延片通过化学湿法腐蚀去掉砷化镓衬底,得到了约6μm左右的外延片,最后利用808nm的泵浦光进行抽运获得了200mW的连续激光输出。 展开更多

关键词 垂直外腔面发射半导体激光器 热管理 键合 湿法腐蚀

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一种新型垂直外腔面发射半导体激光器 被引量：1

6

作者 王勇刚 马骁宇 +1 位作者 江李 张志刚 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期406-408,共3页

概述了近几年国外发展起来的一种新型半导体激光器光源:垂直外腔面发射激光器,详细介绍了它在光束质量方面的优点,研制方法以及工艺上的特点。

关键词 半导体激光器 垂直外腔面发射激光器 光束质量 倍频 锁模

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光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的设计与数值模拟 被引量：1

7

作者 王菲 王晓华 +3 位作者 刘向南 翁永超 房丹 方铉 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2010年第2期48-50,53,共4页

采用多周期应变补偿InGaAs/GaAsP双量子阱结构的半导体器件作为增益介质,设计了光抽运面发射半导体激光器件结构和实验光路。在谐振腔中引入分束棱镜保证了VECSEL表面的抽运光斑为圆形光斑。计算模拟了输出功率与抽运光斑和输出镜反射... 采用多周期应变补偿InGaAs/GaAsP双量子阱结构的半导体器件作为增益介质,设计了光抽运面发射半导体激光器件结构和实验光路。在谐振腔中引入分束棱镜保证了VECSEL表面的抽运光斑为圆形光斑。计算模拟了输出功率与抽运光斑和输出镜反射率间关系曲线,优化设计了抽运功率为2W时输出镜反射率并给出了相应的输出功率与抽运功率间关系模拟曲线。 展开更多

关键词 光抽运半导体激光器 垂直外腔面发射激光器 应变补偿双量子阱 分束棱镜

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多量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程分析 被引量：9

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作者 潘炜 张晓霞 +2 位作者 罗斌 吕鸿昌 陈建国 《量子电子学报》 CAS CSCD 1999年第4期324-328,337,共6页

依据多量子阱垂直腔面发射半导体激光器（VCSELs）的结构特点，并考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应，建立了多量子阱VCSELs的速率方程，并给出了其方程的严格解析解．在此基础之上，讨论了VCSELs的稳态特性，并与普通开腔和三维... 依据多量子阱垂直腔面发射半导体激光器（VCSELs）的结构特点，并考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应，建立了多量子阱VCSELs的速率方程，并给出了其方程的严格解析解．在此基础之上，讨论了VCSELs的稳态特性，并与普通开腔和三维封闭腔中的结果进行了比较．给出了VCSELs中阈值电流密度，光输出和自发辐射与器件结构参数（阱层数，阱宽和势垒厚度）之间的依赖关系．这对于VCSELs的理论研究和优化器件结构将会有所裨益． 展开更多

关键词 垂直腔面发射 半导体激光器 VCSELS 速率方程

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光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器的研究进展 被引量：6

9

作者 宗楠 李成明 +2 位作者 陈亚辉 崔大复 许祖彦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期785-789,共5页

近年来,光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器由于其光束质量好、可实现大功率输出,受到了广泛的关注。在介绍其基本工作原理的基础上,综述了不同波段光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器的研究现状与进展,并分析、讨论了实现高功率光泵垂直... 近年来,光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器由于其光束质量好、可实现大功率输出,受到了广泛的关注。在介绍其基本工作原理的基础上,综述了不同波段光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器的研究现状与进展,并分析、讨论了实现高功率光泵垂直扩展腔面发射半导体激光器面临的主要问题及解决方案。 展开更多

关键词 光泵浦 垂直扩展腔面发射半导体激光器 高功率 激光显示

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垂直腔面发射半导体激光器 被引量：13

10

作者 李林 钟景昌 +1 位作者 苏伟 赵英杰 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2003年第2期68-72,共5页

描述了垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)的结构特点,比较了它与边发射激光器的不同。介绍了VCSELs的历史、现状、发展趋势和应用前景。

关键词 半导体激光器 垂直腔 面发射 VCSELS 边发射

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光抽运垂直外腔面发射激光器特性与研究进展 被引量：4

11

作者 张冠杰 舒永春 +5 位作者 刘如彬 舒强 林耀望 姚江宏 王占国 许京军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期351-354,共4页

介绍了光抽运半导体垂直外腔面发射激光器的结构特点、设计原理及其性能优势,综合评述该领域的最新研究进展,并探讨该类型激光器的发展前景和技术发展方向。

关键词 光电子学 垂直外腔面发射激光器 光抽运 分布布喇格反射镜 超短脉冲

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介质膜集成衬底垂直外腔面发射激光器 被引量：2

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作者 李秀山 宁永强 +6 位作者 崔锦江 张星 贾鹏 秦莉 张金龙 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期572-576,共5页

垂直外腔面发射激光器(VECSEL)可以实现大功率的高光束质量输出。针对外腔制作工艺复杂、腔体结构松散的缺点,研制了一种介质膜集成衬底表面外腔底面发射激光器。将衬底表面生长的多层介质绝缘薄膜与N-DBR、P-DBR共同构成复合腔结构,衬... 垂直外腔面发射激光器(VECSEL)可以实现大功率的高光束质量输出。针对外腔制作工艺复杂、腔体结构松散的缺点,研制了一种介质膜集成衬底表面外腔底面发射激光器。将衬底表面生长的多层介质绝缘薄膜与N-DBR、P-DBR共同构成复合腔结构,衬底充当外腔。该结构能够抑制高阶模式,进而优化输出光谱及远场发散角等光束特性。在已有的理论指导下,制作了有源区直径为200μm、外腔腔长250μm的VECSEL。室温下,向器件连续直流注入3.4 A,测试得到输出功率为260 m W,远场发散角的半角宽度为3.8°,光谱半高全宽为0.046 nm。与常规结构底面发射VCSEL进行比较,发现VECSEL器件的光束质量得到了明显改善,实验结果与理论仿真结果有较好的一致性。 展开更多

关键词 垂直外腔面发射激光器 复合腔 光谱 远场发散角

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垂直腔面发射半导体激光器腔模位置对器件输出波长的影响研究

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作者 梁静 贾慧民 +5 位作者 苏瑞巩 唐吉龙 房丹 冯海通 张宝顺 魏志鹏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2482-2487,共6页

为得到高温环境下894. 6 nm稳定波长激光输出的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL),设计并制备了腔模位置不同的VCSEL芯片;通过对VCSEL腔模位置、输出波长和温漂系数的测试分析,研究了腔模位置对器件输出波长的影响,发现腔模位置与输出波... 为得到高温环境下894. 6 nm稳定波长激光输出的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL),设计并制备了腔模位置不同的VCSEL芯片;通过对VCSEL腔模位置、输出波长和温漂系数的测试分析,研究了腔模位置对器件输出波长的影响,发现腔模位置与输出波长具有线性对应关系。设计了腔模位置在890.5 nm的VCSEL外延片结构,经工艺制备得到了85℃高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的VCSEL芯片。实验结果表明,通过调控腔模位置可得到目标波长激光输出的VCSEL芯片,该研究为研制其他波段稳定波长激光输出的垂直腔面发射激光器奠定了基础。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器 腔模位置 输出波长 光学厚度 反射带宽

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电泵浦垂直外腔面发射激光器振荡特性的理论分析及实验研究 被引量：1

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作者 张星 宁永强 +5 位作者 张建伟 张建 秦莉 刘云 佟存柱 王立军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期344-350,共7页

对具有InGaAs/GaAsP量子阱周期增益结构有源区的980 nm电泵浦垂直外腔面发射激光器(EP-VECSEL)的振荡特性进行了理论分析及实验研究.模拟并分析了耦合腔条件下EP-VECSEL的振荡特性与其分布布拉格反射镜(DBR)及外腔镜反射率之间的关系,... 对具有InGaAs/GaAsP量子阱周期增益结构有源区的980 nm电泵浦垂直外腔面发射激光器(EP-VECSEL)的振荡特性进行了理论分析及实验研究.模拟并分析了耦合腔条件下EP-VECSEL的振荡特性与其分布布拉格反射镜(DBR)及外腔镜反射率之间的关系,并根据理论分析结果对器件结构进行了优化设计.在实验上制备出具有不同外腔镜反射率的EP-VECSEL器件,并对其连续波(CW)振荡特性进行了研究.实验结果表明,有源区直径为300μm的EP-VECSEL器件在外腔镜反射率为90%时阈值电流为1.2 A,注入电流为4 A时连续激光输出功率为270mW;在外腔镜反射率为95%时阈值电流为0.9 A,4 A下输出激光功率为150 mW.实验结果与理论分析结论符合较好,说明本文采用的理论分析方法能有效模拟及优化EP-VECSEL器件的振荡特性. 展开更多

关键词 垂直外腔面发射激光器 电泵浦 振荡特性 耦合腔 阈值电流 微分量子效率

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光泵浦垂直外腔面发射激光器特性及研究进展 被引量：3

15

作者 华玲玲 杨阳 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期64-69,共6页

介绍了光泵浦垂直外腔面发射激光器的结构、增益芯片工作原理及性能优势,综合评述该领域的最新研究进展,包括高功率、腔内倍频、可调谐运转、被动锁模等技术的最新进展,并探讨该类型激光器的发展前景和技术发展方向。

关键词 光电子学 光泵浦垂直外腔面发射激光器 高功率 腔内倍频 可调谐运转 被动锁模

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增益腔模大失配型垂直外腔面发射激光器侧向激射抑制 被引量：1

16

作者 宫玉祥 张卓 +8 位作者 张建伟 张星 周寅利 刘天娇 徐玥辉 吴昊 陈超 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期314-320,共7页

垂直外腔面发射激光器(Vertical external cavity surface emitting laser,VECSEL)的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配(30 nm)的增益芯片结构,并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时V... 垂直外腔面发射激光器(Vertical external cavity surface emitting laser,VECSEL)的侧向激射是制约其高性能工作的关键。我们设计了室温下量子阱增益峰与表面腔模大失配(30 nm)的增益芯片结构,并证实该结构可以有效抑制泵浦功率增加时VECSEL的侧向激射增强问题。增益芯片基底温度为20℃时,VECSEL正向激射波长位于980 nm,侧向激射波长位于950 nm,当泵浦功率逐步增加时,侧向激射强度随着正向激射的出现而迅速降低。这是因为激光正向激射时量子阱的受激辐射能级与正向激射激光模式匹配,正向激射的激光模式可以获取更高的模式增益,在与侧向模式的竞争中处于优势地位。当基底温度控制在0℃与10℃时,量子阱本征增益峰值与表面腔模失配度增大,此时VECSEL仍然表现出稳定的侧向激射抑制效果。 展开更多

关键词 垂直外腔面发射激光器 侧向激射 增益失谐 模式竞争

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光泵浦外腔半导体激光器的研究进展 被引量：1

17

作者 张守权 邵志强 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期127-131,共5页

从谐振腔和半导体增益介质的角度介绍了光泵浦外腔面发射半导体激光器的基本结构,评述了国内外在该领域的最新研究进展,探讨了该类型激光器在大功率、小型化技术方面的发展前景。

关键词 谐振腔 半导体增益介质 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器 大功率

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垂直腔面发射激光器中的新结构研究 被引量：2

18

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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新型垂直腔面发射激光器的研制 被引量：2

19

作者 冯源 刘国军 +5 位作者 郝永芹 王勇 晏长岭 赵英杰 芦鹏 李洋 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期831-835,共5页

热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,... 热问题是制约垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)的关键难题之一。为改善垂直腔面发射激光器的热特性,提高输出功率,设计并制备了一种新型内腔接触式结构VCSEL。在出光孔径为16μm时,同时制备传统结构和新型结构两种器件并对其进行测试,传统结构VCSEL的阈值电流为11.5 mA,当注入电流为34 mA时,最大输出功率达到7.3 mW;新结构器件的阈值电流为9 mA,当注入电流为35 mA时,最大输出功率达到10.2 mW;新结构的阈值电流降低了21.7%,最大输出功率提高了28%。结果表明,这种内腔接触式电极结构有望改善器件的热特性和光电性能。 展开更多

关键词 内腔接触式电极 半导体激光器 垂直腔面发射激光器 阈值电流 光电特性

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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

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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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