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基于SiO_(2)/ZnS的宽带反射镜垂直腔面发射激光器研究
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作者 闫晓东 苏金宝 +3 位作者 吴博 刘莹 邓军 解意洋 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期155-164,共10页
研究了具有SiO_(2)/ZnS宽带反射镜的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过仿真分析了SiO_(2)/ZnS材料组合的分布式布拉格反射镜(DBR)结构,结果表明该DBR结构可通过较少周期数实现宽反射带特性。通过磁控溅射技术在室温下沉积SiO_(2)/ZnS DBR... 研究了具有SiO_(2)/ZnS宽带反射镜的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过仿真分析了SiO_(2)/ZnS材料组合的分布式布拉格反射镜(DBR)结构,结果表明该DBR结构可通过较少周期数实现宽反射带特性。通过磁控溅射技术在室温下沉积SiO_(2)/ZnS DBR,反射谱测试结果显示,SiO_(2)/ZnS DBR的反射带宽可达209 nm。同时,在VCSEL器件表面沉积了中心波长为850 nm的DBR结构,所制备的VCSEL在室温下的阈值电流为0.5 mA,峰值功率为1.55 mW。DBR中心波长偏移50 nm以上的器件依旧可以实现稳定激光输出,且不影响其P-I-V特性和光谱特性。文中研究的宽带DBR拥有较大的波长容差,显著降低了DBR生长过程中的工艺精度要求,使得宽带反射镜VCSEL的设计与制造更加灵活。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 宽带布拉格反射镜 SiO_(2)/ZnS 磁控溅射
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大功率垂直腔面发射激光器阵列的热优化
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作者 夏宇祺 慕京飞 +11 位作者 周寅利 张星 张建伟 陈超 苑高辉 张卓 刘天娇 白浩鹏 徐玥辉 孙晶晶 宁永强 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期970-977,共8页
提出了一个新的参数——温度影响因子,其统筹考虑了垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列单元之间的间距、氧化孔径尺寸、单元的数量和输入电流,并可用于表征阵列受热串扰影响程度。在此基础上,基于Python设计了VCSEL阵列的优化布局算法,并建... 提出了一个新的参数——温度影响因子,其统筹考虑了垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列单元之间的间距、氧化孔径尺寸、单元的数量和输入电流,并可用于表征阵列受热串扰影响程度。在此基础上,基于Python设计了VCSEL阵列的优化布局算法,并建立了热电耦合模型,验证了优化布局对温度特性的优化效果,与常规布局相比,优化阵列内部温升显著降低。另外,在固定电流密度和发光面积的条件下,同时减小氧化孔径尺寸和增加单元数可以有效地改善VCSEL阵列的温度特性。10μm氧化孔径的平均温度比30μm氧化孔径的平均温度低28 K。研究结果表明,本文所提出的VCSEL阵列优化方案有效减低了热串扰的影响,通过对温度影响因子中各变量的分析,可以为VCSEL阵列的设计提供指导。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 热串扰 阵列设计 COMSOL热电仿真
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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 垂直面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱
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封装方式对垂直腔面发射激光器热特性的影响及优化
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作者 张玮 王延靖 +4 位作者 佟海霞 王子烨 陆寰宇 王品尧 佟存柱 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1371-1379,共9页
垂直腔面发射激光器(VCSEL)易于片上集成,是激光雷达、安防照明等系统中的关键光电子器件。但VCSEL器件内部严重的自发热现象会影响器件的输出功率、高速特性和稳定性等,因此VCSEL热管理技术极具重要性,采用优化的封装方式能够有效增加V... 垂直腔面发射激光器(VCSEL)易于片上集成,是激光雷达、安防照明等系统中的关键光电子器件。但VCSEL器件内部严重的自发热现象会影响器件的输出功率、高速特性和稳定性等,因此VCSEL热管理技术极具重要性,采用优化的封装方式能够有效增加VCSEL的热耗散,是改善VCSEL热性能的重要方法。本文基于有限元(Finite-element method,FEM)计算模型,对不同封装方式和器件表面采用覆盖铜薄层的VCSEL热特性进行数值分析。仿真结果表明,相较于顶出光封装方式,衬底出光(完全刻蚀上下DBR)的倒装焊封装能够有效降低有源区温度,下降超56%。随着器件台面直径逐渐增大,采用顶出光封装方式的器件温度和热阻显著下降,温度下降约50℃,热阻下降超3.25 K/mW;而完全刻蚀上下DBR结构且采用倒装焊封装方式和仅刻蚀PDBR结构且倒装焊封装方式的器件温度和热阻则均呈缓慢上升趋势,器件温度上升约2℃,热阻上升约0.15 K/mW。在器件台面、侧壁及衬底上表面覆盖一层铜可有效降低有源区温度和改善热阻,当覆铜层厚度为3μm时,有源区温度下降43%,热阻下降1.9 K/mW。本文分析了封装方式对VCSEL热特性的影响并提出相应的优化方案,对VCSEL的有效散热封装具有指导意义。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器(VCSEL) 热特性 温度 热阻
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光泵磁力仪中垂直腔面发射激光器激光波长锁定
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作者 骆曼箬 李绍良 +3 位作者 黄艺明 张弛 吴招才 刘华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期438-448,共11页
针对光泵磁力仪(OPM)对小型化、低功耗以及激光光源波长稳定性的要求,提出一套垂直腔面发射激光器激光波长锁定控制方案.所提基于多普勒吸收的光反馈波长锁定方案以133 Cs原子D1线F_(g)=4→F_(e)=3超精细能级跃迁波长为参考波长,OPM的... 针对光泵磁力仪(OPM)对小型化、低功耗以及激光光源波长稳定性的要求,提出一套垂直腔面发射激光器激光波长锁定控制方案.所提基于多普勒吸收的光反馈波长锁定方案以133 Cs原子D1线F_(g)=4→F_(e)=3超精细能级跃迁波长为参考波长,OPM的原子蒸汽气室同时作为波长锁定的工作气室,无需任何额外装置即可将激光波长锁定在该D1线跃迁波长.使用数字比例积分微分控制与模糊控制算法进行激光的温度控制,使温度波动在±0.005℃内;采用基于电流镜的激光电流驱动方案,使电流波动在±50 nA内,为激光波长锁定提供了良好的硬件基础.最后,在实验室环境下实现OPM长达2 h的稳定信号输出. 展开更多
关键词 光泵磁力仪 垂直面发射激光器 波长锁定 激光稳频
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车用垂直腔面发射激光器模组整板金锡共晶焊接工艺
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作者 周浩 吴丰顺 +3 位作者 周龙早 孙平如 魏冬寒 张志超 《半导体技术》 北大核心 2024年第1期50-55,102,共7页
激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题,亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础,借助Ansys热仿真工具,探... 激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题,亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础,借助Ansys热仿真工具,探究整板焊接中基板与压头之间合适的匹配温度。单因素控制变量实验发现,固晶芯片推力随共晶温度、压头行程、共晶时间的增加先增大后减小,正交实验得到最佳工艺参数为共晶温度320℃、压头行程500μm、共晶时间4 s。采用优选工艺参数500μm、4 s、270~350℃进行整板焊接,平均固晶芯片推力为821 N,相较银胶固晶工艺提高了139%。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器(VCSEL)模组 金锡共晶焊料 整板焊接 正交实验 有限元模拟
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微结构垂直腔面发射激光器的设计 被引量:1
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作者 刘海荣 刘德明 +1 位作者 柯昌剑 黄媛媛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期120-123,共4页
具有高功率、单横模工作特性的垂直腔激光器(VCSEL)将会极大地扩展 VCSEL 激光器的应用领域,具备此性能的 VCSEL 激光器除了能增强它在短距离通信及光存储网络的应用之外,还将成为长距离光通信以及光传感系统里重要的器件。然而对于传统... 具有高功率、单横模工作特性的垂直腔激光器(VCSEL)将会极大地扩展 VCSEL 激光器的应用领域,具备此性能的 VCSEL 激光器除了能增强它在短距离通信及光存储网络的应用之外,还将成为长距离光通信以及光传感系统里重要的器件。然而对于传统的 VCSEL 激光器,高功率和单横模工作特性很难同时获得,这是因为高功率输出通常将会增大输出孔径,大的输出孔径则会带来多横模振荡。文中通过在 p-DBR 层中引入纳米微结构,设计了一种能同时提供高功率、单横模输出的 VCSEL 激光器。这种新型的 VCSEL 激光器通过采用光子带隙的波导结构,使得设计的激光器在大输出孔径(直径达12μm)时仍然保持单横模工作。 展开更多
关键词 单横模 垂直腔激光器 纳米微结构
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面发射激光器的高速性能研究
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作者 陈钊 李惠 +4 位作者 钟础宇 张幸 苗威 王彬 张帅一 《激光技术》 北大核心 2025年第1期74-78,共5页
为了简化工艺,提高面发射激光器的调制带宽与数据传输速率,采用多量子阱有源区设计、介质平面化工艺制备、氧化约束限制等方法,制备了一种发射波长为850 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。工艺上采用低介电常数的聚酰亚胺(PI)进行平面化... 为了简化工艺,提高面发射激光器的调制带宽与数据传输速率,采用多量子阱有源区设计、介质平面化工艺制备、氧化约束限制等方法,制备了一种发射波长为850 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。工艺上采用低介电常数的聚酰亚胺(PI)进行平面化,而非高速VCSEL芯片上常用的苯并环丁烯,研究了基于PI胶平面化工艺的高速器件的寄生响应。结果表明,在低偏置电流下,具有3μm氧化孔径的VCSEL显示出最大调制带宽为25.2 GHz,谐振频率为24.3 GHz,寄生截止频率为13.2 GHz,调制电流效率因子为22.726 GHz/mA^(1/2),D因子为19.670 GHz/mA^(1/2),阈值电流和微分电阻分别达到0.27 mA和215.965Ω,最大光输出功率为0.9 mW;PI方案可用于调制带宽为25 GHz及以下的产品。这一结果对简化工艺、提高面发射激光器的数据传输速率具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 激光器 垂直面发射激光器 高速调制 聚酰亚胺平面化 简化工艺
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微型铷原子钟专用795nm垂直腔表面发射激光器 被引量:10
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作者 张建 宁永强 +3 位作者 张建伟 张星 曾玉刚 王立军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期50-57,共8页
针对铷(87 Rb)原子钟激励光源微型化和高温工作的特殊需求,设计并制备了对应铷原子能级跃迁的795nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)。首先,根据k·p理论计算了InAlGaAs/AlGaAs量子阱的价带能级和材料增益,得到最优的量子阱组分和厚度;然... 针对铷(87 Rb)原子钟激励光源微型化和高温工作的特殊需求,设计并制备了对应铷原子能级跃迁的795nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)。首先,根据k·p理论计算了InAlGaAs/AlGaAs量子阱的价带能级和材料增益,得到最优的量子阱组分和厚度;然后,采用一维传输矩阵方法设计了795nm波段的布拉格反射器(DBR),根据完整结构VCSEL器件的驻波场分布设计了掺杂分布;最后,采用金属有机气相外延(MOVPE)技术生长了优化的795nm VCSEL外延结构,并制备了氧化限制型非闭合台面结构的795nm顶发射器件。实验显示:封装后的75μm口径器件可在室温至85℃范围内连续工作,最高功率为17mW,激光光束呈圆形,发散角为15°,激射波长的温漂系数为0.064nm/℃;在温度为52℃、注入电流为100mA时,激射波长位于794.7nm(对应铷原子钟需要的波长),基本满足铷原子钟激励光源对波长稳定和高温工作的要求。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 铷原子钟 高温 非闭合台面
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基于垂直腔面发射半导体激光器的自混合测速实验 被引量:9
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作者 吕亮 张可 +4 位作者 戴绩俊 朱军 甄胜来 郝文良 俞本立 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期23-28,共6页
针对激光自混合速度传感应用,采用新型垂直腔面发射激光器作为自混合干涉系统光源,对采用不同散射表面类型和工作电流所获得的自混合测速实验结果进行了研究。研究结果表明,黑色相纸材质的散射表面会对自混合信号产生不利影响;选择激光... 针对激光自混合速度传感应用,采用新型垂直腔面发射激光器作为自混合干涉系统光源,对采用不同散射表面类型和工作电流所获得的自混合测速实验结果进行了研究。研究结果表明,黑色相纸材质的散射表面会对自混合信号产生不利影响;选择激光器的工作电流在阈值电流1~1.4倍时能获得较大且稳定的自混合信号。考虑该测速系统实际应用中存在开机预热时间,讨论了激光自混合系统的开机重复度。结果表明,开机后17 s左右,频率计计量的多普勒频率趋于准确和稳定。此研究结果可为垂直腔面发射半导体激光器自混合测速系统的光源选择和参数优化提供指导。 展开更多
关键词 光学测量 垂直面发射激光器 自混合效应 速度测量仪
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850nm垂直腔面发射激光器列阵 被引量:11
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作者 史晶晶 秦莉 +4 位作者 宁永强 刘云 张金龙 曹军胜 王立军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期17-23,共7页
为了解决垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵中金丝难以键和和电流注入不均匀的问题,提出了一种非闭合型VCSEL列阵结构。该结构通过腐蚀非闭合环形凹槽形成器件台面,从而简化了工艺步骤,减少了器件的损伤。分别对2×2,3×3,4×... 为了解决垂直腔面发射激光器(VCSEL)列阵中金丝难以键和和电流注入不均匀的问题,提出了一种非闭合型VCSEL列阵结构。该结构通过腐蚀非闭合环形凹槽形成器件台面,从而简化了工艺步骤,减少了器件的损伤。分别对2×2,3×3,4×4阵列的850nm非闭合型顶发射VCSEL器件进行了测试和分析,结果显示其室温连续输出功率分别达到80,140和480mW;阈值电流分别为0.15,0.25和0.4A;平行方向和垂直方向上的远场发散角分别为9°和9.6°,13.5°和14.4°,15°和14.4°。在脉宽为50μs、重复频率为100Hz时,最大输出功率分别为90,318和1 279mW;阈值电流分别为0.2,0.5和0.7A。分别测试了芯片在封装前后的功率曲线,发现芯片在封装之后的热饱和电流要远远高于封装之前,从而说明良好的封装技术可以提高器件的散热效率,降低器件内部发热对器件性能的影响。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器(VCSEL)列阵 非闭合阵列结构 电流注入 封装
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小发散角垂直腔面发射激光器的设计与制作 被引量:10
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作者 张岩 宁永强 +3 位作者 秦莉 孙艳芳 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期47-52,共6页
针对垂直腔面发射激光器单管及列阵器件较大的远场发散角,对大直径单管器件及列阵单元器件的有源区中的电流密度分布进行了模拟计算,分析了器件高阶横模产生的原因。分别采用优化p面电极直径和镀制额外金层结构来抑制单管及列阵器件远... 针对垂直腔面发射激光器单管及列阵器件较大的远场发散角,对大直径单管器件及列阵单元器件的有源区中的电流密度分布进行了模拟计算,分析了器件高阶横模产生的原因。分别采用优化p面电极直径和镀制额外金层结构来抑制单管及列阵器件远场光斑中的高阶边模,所制作的氧化孔径为600μm的单管器件的远场发散角半角宽度从30°降低到15°;氧化孔径200μm,单元间距280μm的4×4列阵的远场发散角从30°降低到10°。 展开更多
关键词 激光器 垂直面发射激光器 远场发散角
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高峰值功率808nm垂直腔面发射激光器列阵 被引量:6
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作者 张金胜 刘晓莉 +5 位作者 崔锦江 宁永强 朱洪波 张金龙 张星 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1098-1103,共6页
为了实现808 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高功率输出,对808 nm VCSEL的分布式布拉格反射镜(DBR)结构材料进行了优化设计,分析了AlxGa1-xAs材料中Al组分对于折射率与吸收的影响,并最终确定了材料。采用非闭合环结构制备了2×2 VC... 为了实现808 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高功率输出,对808 nm VCSEL的分布式布拉格反射镜(DBR)结构材料进行了优化设计,分析了AlxGa1-xAs材料中Al组分对于折射率与吸收的影响,并最终确定了材料。采用非闭合环结构制备了2×2 VCSEL列阵。通过波形分析法对VCSEL列阵的功率进行了测量:在脉冲宽度为20 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为110 A的条件下,最大峰值功率为30 W;在脉冲宽度为60 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为30 A的条件下,最大功率为9 W。对列阵的近场和远场进行了测量,激光器垂直发散角和水平发散角半高全宽分别为16.9°和17.6°。 展开更多
关键词 高峰值功率 808 NM 垂直面发射激光器 列阵
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垂直腔面发射激光器温度特性的研究 被引量:7
14
作者 渠红伟 郭霞 +4 位作者 董立闽 邓军 达小丽 徐遵图 沈光地 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期83-86,共4页
借助于SV-32低温恒温器及LD2002C5 VCSEL测试系统,对内腔接触式氧化物限制型垂直腔面发射激光器进行了变温实验研究,测得在-10℃~70℃温度范围内,器件输出光功率、电压、斜率效率、发射波长和阈值电流随温度变化的实验曲线,并结合不同... 借助于SV-32低温恒温器及LD2002C5 VCSEL测试系统,对内腔接触式氧化物限制型垂直腔面发射激光器进行了变温实验研究,测得在-10℃~70℃温度范围内,器件输出光功率、电压、斜率效率、发射波长和阈值电流随温度变化的实验曲线,并结合不同温度下VCSEL反射谱和增益谱的模拟结果,对实验曲线进行了很好的分析和解释.估算了连续工作状态下研制的InGaAs/GaAs垂直腔面发射激光器内部温升值,而且还得到了现有工艺条件下满足最低室温工作阈值的谐振腔谐振波长与增益谱峰值波长. 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 增益谱 谐振 反射谱 温度
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980nm大功率垂直腔面发射激光器温度和远场分布特性 被引量:6
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作者 宁永强 李特 +9 位作者 秦莉 崔锦江 张岩 刘光裕 张星 王贞福 史晶晶 梁雪梅 刘云 王立军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期984-986,1015,共4页
采用发射波长为980nm的InGaAs/GaAs应变量子阱,在垂直腔面发射结构中共设计生长3组、每组3个量子阱,形成9个量子阱的周期性增益结构,并使每组均位于腔场极大处,以获得最好的增益匹配。为提高激光器的输出功率及获得较好的光束质量... 采用发射波长为980nm的InGaAs/GaAs应变量子阱,在垂直腔面发射结构中共设计生长3组、每组3个量子阱,形成9个量子阱的周期性增益结构,并使每组均位于腔场极大处,以获得最好的增益匹配。为提高激光器的输出功率及获得较好的光束质量,采用大台面直径和由衬底面出射激光的结构。每个单元器件的P面台面直径为400-600μm,经湿氮气氛下40min的侧氧化后在有源区形成直径300-500μm的电流限制孔。而N面出光孔的直径仍为相应的400-600μm。在室温连续工作下器件的最大输出功率达到1.4W。随着注入电流的增大,观察到激光远场分布从空心圆环向中心单亮斑转化的过程。对不同温度下的激光输出特性进行了变温测试,结果表明通过DBR和有源区结构设计上较好的匹配,实现了室温下最低的激射闽值电流。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 周期增益 量子阱 远场分布
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980nm大功率垂直腔底发射激光器 被引量:6
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作者 金珍花 孙艳芳 +8 位作者 宁永强 晏长岭 秦莉 刘云 套格套 王立军 崔大复 李惠青 许祖彦 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期61-64,共4页
报道980nm大功率底发射垂直腔面发射激光器的结构、研制及器件的阈值电流、输出功率和光谱特性.在室温(24℃)下,5A连续电流工作时,出光孔径400μm的器件激射波长为984.1nm,输出功率达到1.42W,是目前所能见到报道中最高的.研究了出光孔径... 报道980nm大功率底发射垂直腔面发射激光器的结构、研制及器件的阈值电流、输出功率和光谱特性.在室温(24℃)下,5A连续电流工作时,出光孔径400μm的器件激射波长为984.1nm,输出功率达到1.42W,是目前所能见到报道中最高的.研究了出光孔径600μm的器件在连续工作时,激射波长、光谱半高宽随注入电流的变化以及在重复频率100Hz,脉冲宽度50~1000μs条件下的输出功率、效率与注入电流的关系. 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 大功率 输出功率 激光器 注入电流 器件 阈值电流 连续 波长 光谱
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大功率垂直腔面发射激光器列阵的串接结构 被引量:5
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作者 史晶晶 秦莉 +6 位作者 刘迪 彭航宇 曹军胜 杨晔 宁永强 刘云 王立军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2309-2313,共5页
为了在不提高驱动电流的前提下增大垂直腔面发射激光器的输出功率,提出了一种将多个垂直腔面发射激光器芯片串接在一起的结构。首先,将垂直腔面发射激光器芯片焊接在氮化铝陶瓷热沉上,接着用金丝引线的方法以串联方式将芯片连接在一起... 为了在不提高驱动电流的前提下增大垂直腔面发射激光器的输出功率,提出了一种将多个垂直腔面发射激光器芯片串接在一起的结构。首先,将垂直腔面发射激光器芯片焊接在氮化铝陶瓷热沉上,接着用金丝引线的方法以串联方式将芯片连接在一起。分别测试了串接4个、2个和单个芯片器件的微秒脉冲输出功率和纳秒脉冲输出功率,其分别为775,416,217mW和18.9,9.8,5W,测试结果显示串接4个和2个芯片器件的输出功率分别约为单个芯片输出功率的4倍和2倍。串接多个芯片器件的发射光谱半高宽(FWHM)比单个器件的略宽,但是可以通过选择均一性良好的芯片来解决这一问题。实验显示,串接结构可以实现在不提高驱动电流的条件下大幅度提高输出功率。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 输出功率 串联
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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 垂直面发射激光器 光抽运
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高功率InGaAs/GaAsP应变量子阱垂直腔面发射激光器列阵 被引量:6
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作者 刘迪 宁永强 +2 位作者 张金龙 张星 王立军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2147-2153,共7页
为提高垂直腔面发射激光器(VCSEL)的输出功率,对具有3个In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08应变量子阱结构,发射波长为977nm的VCSEL列阵进行了研究。对量子阱结构进行了优化,选择具有更宽带隙的GaAsP作为势垒材料,计算了In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P... 为提高垂直腔面发射激光器(VCSEL)的输出功率,对具有3个In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08应变量子阱结构,发射波长为977nm的VCSEL列阵进行了研究。对量子阱结构进行了优化,选择具有更宽带隙的GaAsP作为势垒材料,计算了In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08量子阱的带阶。对采用In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08和In0.2Ga0.8As/GaAs两种量子阱结构的器件的输出功率进行了理论模拟和比较分析。分别测试了上述两个列阵器件的脉冲峰值功率并利用由开启电压、阈值电流和串联电阻决定的p参数评估了列阵器件的输出性能。实验结果表明,当注入电流为110A时,发光面积为0.005cm2的In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.084×4VCSEL列阵获得了123 W的脉冲峰值功率,比具有相同发光面积的In0.2Ga0.8As/GaAs列阵器件的脉冲峰值功率大13%,前者相应的功率密度和斜率效率分别为45.42kW/cm2和1.11W/A。连续和脉冲工作下的p值分别为15和13,表明器件在两种工作条件下都具有相对较好的输出性能。得到的结果证明,包含3个In0.2Ga0.8As/GaAs0.92P0.08应变量子阱的4×4VCSEL列阵器件能够获得较高的功率输出。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器列阵 峰值功率 功率密度 InGaAs/GaAsP应变量子阱
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1060nm高功率垂直腔面发射激光器的有源区设计(英文) 被引量:4
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作者 张立森 宁永强 +6 位作者 曾玉刚 张艳 秦莉 刘云 王立军 曹军胜 梁雪梅 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期774-779,共6页
对1 060 nm高功率垂直腔面发射激光器的有源区进行了理论计算和设计。对比了GaAsP、GaAs和AlGaAs三种不同材料的垒层所组成的高应变InGaAs量子阱的性能。为了确定有源区阱层和垒层的参数,考虑了自热效应对功率的影响,使得模型更加精确... 对1 060 nm高功率垂直腔面发射激光器的有源区进行了理论计算和设计。对比了GaAsP、GaAs和AlGaAs三种不同材料的垒层所组成的高应变InGaAs量子阱的性能。为了确定有源区阱层和垒层的参数,考虑了自热效应对功率的影响,使得模型更加精确可靠。发现所设计的In0.28Ga0.72As量子阱的阱宽和阱数的最佳值分别为9 nm和3个,输出功率可以达到瓦级。另外,对比了三种不同垒层的温度特性,结果显示,使用GaAsP垒层的器件在高温下具有更高的功率和更好的温度稳定性。最后,利用MOCVD生长了InGaAs/GaAsP量子阱并测试了其PL谱,实验数据与理论结果符合得很好。 展开更多
关键词 垂直面发射激光器 1060nm 瓦级 INGAAS
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