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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
1
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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高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器
2
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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高温工作垂直腔面发射半导体激光器现状与未来(特邀) 被引量：10
3
作者 张建伟 宁永强 +5 位作者 张星 周寅利 陈超 吴昊 秦莉 王立军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-20,共20页
垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)具有可调控的光斑形貌、易于二维集成、窄光谱宽度、尺寸小等独特优势,尤其是VCSEL激光器高的波长温度稳定性与无腔面损伤特性,在工作温度要求苛刻的高温环境下具有极为优秀的工作表现。介绍了VCSEL激... 垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)具有可调控的光斑形貌、易于二维集成、窄光谱宽度、尺寸小等独特优势,尤其是VCSEL激光器高的波长温度稳定性与无腔面损伤特性,在工作温度要求苛刻的高温环境下具有极为优秀的工作表现。介绍了VCSEL激光器的结构原理,对VCSEL激光器在高温工作时激光腔模与增益的温度稳定特性进行了分析。对量子精密测量碱金属原子泵浦高温VCSEL激光器进行分析,并对其国内外发展历程与进展现状进行了介绍;分析数据中心能耗问题带来的高温高速VCSEL激光器需求,并对850 nm与980 nm两个波段的高温高速VCSEL发展历程进行了介绍;最后对高温工作VCSEL激光器未来的发展方向进行了总结展望。 展开更多
关键词 垂直腔面发射半导体激光器 高温工作 模式调控 原子传感 数据中心
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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
4
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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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
5
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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垂直腔表面发射半导体激光器的PSPICE模型 被引量：3
6
作者 甄志强 赵晓艳 +1 位作者 汤正新 闫海涛 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第5期98-100,共3页
建立了一个垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)的等效电路模型,该模型以半导体激光器的速率方程为基础,将速率方程表征为由线性电路元件组成的等效电路模型。并通过通用电路模型分析软件(如PSPICE)对与其相关的简单电子电路进行分析和计... 建立了一个垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)的等效电路模型,该模型以半导体激光器的速率方程为基础,将速率方程表征为由线性电路元件组成的等效电路模型。并通过通用电路模型分析软件(如PSPICE)对与其相关的简单电子电路进行分析和计算,验证了该模型的适用性与准确性。 展开更多
关键词 垂直腔表面发射半导体激光器 速率方程 电路模型
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多有源区垂直腔面发射半导体激光器的特性分析 被引量：2
7
作者 朱文军 郭霞 +3 位作者 廉鹏 邹德恕 高国 沈光地 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期35-38,共4页
提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射... 提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射镜(DBR)的反射率。从理论上证实了这种结构随着有源区数目的增加能大大提高输出功率,并能极大降低阈值电源密度。 展开更多
关键词 多有源区 隧道再生 垂直腔面发射激光器 分布式布喇格分射镜 反射率 量子阱 半导体激光器 特性分析
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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
8
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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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
9
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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量子阱调制双波长光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器
10
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
11
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
12
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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径向桥电极高功率垂直腔面发射激光器 被引量：5
13
作者 侯立峰 钟钢 +5 位作者 赵英杰 王玉霞 郝永芹 冯源 姜晓光 谢浩瑞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-5,共5页
为改善高功率垂直腔面发射半导体激光器的热特性,提高它的输出功率,研制了新型径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器器件,对新型半导体激光器的结构模型进行理论分析表明,采用径向桥式电极可以降低器件P型DBR电阻,减小焦耳热;降低... 为改善高功率垂直腔面发射半导体激光器的热特性,提高它的输出功率,研制了新型径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器器件,对新型半导体激光器的结构模型进行理论分析表明,采用径向桥式电极可以降低器件P型DBR电阻,减小焦耳热;降低热阻,提高器件的散热能力。实验制备了出光孔径同为200μm的径向桥电极与常规电极的高功率垂直腔面发射半导体激光器,并对器件的性能进行了实验对比测试。结果表明径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器器件的微分电阻为0.43Ω;室温下最大输出功率可达340 mW,是常规电极垂直腔面发射半导体激光器的1.7倍;器件的热阻为0.095℃/mW,在80℃时,仍能正常激射,具有良好的热特性,径向桥电极高功率垂直腔面发射半导体激光器的光电特性与温度特性要远好于常规电极的高功率垂直腔面发射半导体激光器器件。 展开更多
关键词 高功率半导体激光 垂直腔面发射激光器 径向桥 热拐点
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垂直腔面发射激光器中的新结构研究 被引量：2
14
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
15
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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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
16
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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808nm垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的研究 被引量：2
17
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的原理与设计 被引量：1
18
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菲涅耳系数矩阵法设计 被引量：1
19
作者 盖红星 陈建新 +5 位作者 俞波 廉鹏 邓军 李建军 韩军 沈光地 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期44-47,77,共5页
应用薄膜光学的菲涅耳系数矩阵方法,对垂直腔面发射激光器的驻波场分布设计做了深入的研究。计算结果表明,分布布拉格反射镜生长顺序对器件内部驻波分布有重要的影响。同时也说明菲涅耳系数矩阵法设计垂直腔面发射激光器是一种快速准确... 应用薄膜光学的菲涅耳系数矩阵方法,对垂直腔面发射激光器的驻波场分布设计做了深入的研究。计算结果表明,分布布拉格反射镜生长顺序对器件内部驻波分布有重要的影响。同时也说明菲涅耳系数矩阵法设计垂直腔面发射激光器是一种快速准确的方法。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 光学薄膜 驻波场 半导体激光器
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980nm高功率垂直腔面发射激光器的理论分析 被引量：1
20
作者 张星 宁永强 +8 位作者 孙艳芳 张云翼 张岩 刘光裕 史晶晶 王贞福 秦莉 刘云 王立军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期435-439,共5页
理论分析了980nm高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的器件特性与其分布布拉格反射镜(DBR)反射率的依赖关系,并计算了具有不同有源区直径的VCSEL的输出特性.分析了具有不同有源区直径的VCSEL在不同DBR反射率条件下的连续输出特性曲线,发现... 理论分析了980nm高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的器件特性与其分布布拉格反射镜(DBR)反射率的依赖关系,并计算了具有不同有源区直径的VCSEL的输出特性.分析了具有不同有源区直径的VCSEL在不同DBR反射率条件下的连续输出特性曲线,发现DBR反射率的改变会对有源区直径不同的VCSEL产生不同程度的影响.为了验证理论分析的结果,进行了器件测试实验.实验结果表明,有源区直径为500μm的VCSEL,当其N-DBR反射率分别为99.7%及99.2%时,在连续注入电流为6A时,其输出功率分别为2.01W和2.09W;而有源区直径为200μm的VCSEL,当N-DBR反射率为99.7%及99.2%时,连续注入电流为3A时,其输出功率分别为0.64W及1.12W.器件测试结果有效验证了理论分析的结论. 展开更多
关键词 半导体激光器 垂直腔面发射激光器 分布布拉格反射镜反射率
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