氧化光栅型垂直腔面发射激光器的研究 被引量：4

1

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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垂直腔表面发射半导体激光器的PSPICE模型 被引量：3

2

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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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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单氧化限制垂直腔面发射激光器的阈值

5

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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表面光栅垂直腔面发射激光器偏振特性研究

6

作者 李明 李耀斌 +3 位作者 邱平平 颜伟年 贾瑞雯 阚强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期185-190,共6页

研究了表面光栅结构对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制作用。引入表面光栅后,对不同刻蚀深度下的偏振相关的镜面损耗进行了仿真,结果表明表面光栅刻蚀深度在44~130 nm范围内均可实现稳定偏振,具有较大的工艺容差。表面光栅VCSEL在... 研究了表面光栅结构对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的偏振控制作用。引入表面光栅后,对不同刻蚀深度下的偏振相关的镜面损耗进行了仿真,结果表明表面光栅刻蚀深度在44~130 nm范围内均可实现稳定偏振,具有较大的工艺容差。表面光栅VCSEL在基横模工作状态下偏振抑制比(Orthogonal Polarization Suppression Ratio, OPSR)超过20 dB,偏振光谱峰间偏振抑制比达到40 dB,且在多横模状态也实现了有效的偏振控制。为了进一步验证光栅对偏振控制的效果,制作了方向互相垂直的两种表面光栅,具有这两种方向光栅的VCSEL的OPSR均达20 dB以上。测试分析表明表面光栅是VCSEL实现稳定偏振的一种有效手段。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 表面光栅 偏振控制 偏振抑制比

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光电负反馈下1550nm垂直腔表面发射激光器的动力学特性 被引量：4

7

作者 杨欣 陈建军 +3 位作者 吴正茂 夏光琼 黄守文 邓涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期105-111,共7页

基于激光输出的时间序列、功率谱以及相图,对1 550 nm垂直腔表面发射激光器(1 550 nmVCSELs)在光电负反馈作用下的动力学特性进行了研究.结果表明:固定偏置电流,在不同反馈强度下,光电负反馈1 550 nm VCSEL可呈现规则脉冲态、准周期态... 基于激光输出的时间序列、功率谱以及相图,对1 550 nm垂直腔表面发射激光器(1 550 nmVCSELs)在光电负反馈作用下的动力学特性进行了研究.结果表明:固定偏置电流,在不同反馈强度下,光电负反馈1 550 nm VCSEL可呈现规则脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等非线性动力学态;固定反馈强度,偏置电流取不同值时.1 550 nm-VCSEL也可呈现脉冲态、准周期态、混沌脉冲态等不同的非线性动力学状态.给出了1 550 nm VCSEL非线性动力学状态在偏置电流和反馈强度构成的参量空间分布.分析了激光器的动态演化路径,结果表明:在较小偏置电流和弱光电反馈下,激光器主要工作在稳态:随着偏置电流增加,激光器输出的动力学态通常随反馈强度的增加以规则脉冲态-准周期态-规则脉冲态的方式循环演化到混沌脉冲态;当偏置电流增加到一定值后,激光器输出的动力学态随反馈强度的增加主要以规则脉冲态准周期态混沌脉冲态的方式循环演化. 展开更多

关键词 非线性光学 半导体激光物理 1550 nm垂直腔表面发射激光器 负光电反馈 非线性动力学

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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

8

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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高功率单高阶模倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器（英文） 被引量：1

9

作者 王霞 郝永芹 +5 位作者 晏长岭 王作斌 王志伟 谢检来 马晓辉 姜会林 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期168-172,共5页

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出... 提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 m W,边模抑制比将近30 d B.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 m W.且其远场表现出的高斯光束发散角较小. 展开更多

关键词 半导体激光器 垂直腔面发射激光器 单高阶模 高温 倒置表面浮雕

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垂直腔表面发射激光器的研究 被引量：1

10

作者 黄亮 甘朝钦 石磊 《光通信研究》 北大核心 2009年第3期55-57,共3页

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是一种应用于光纤通信系统的低成本、高性能的特定波长光源,它具有测试简单、易耦合以及易形成阵列等独特优势,已在光并行互连及高密度光存贮等领域得到大规模应用。文章介绍了VCSEL的结构和当前的制造工艺... 垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是一种应用于光纤通信系统的低成本、高性能的特定波长光源,它具有测试简单、易耦合以及易形成阵列等独特优势,已在光并行互连及高密度光存贮等领域得到大规模应用。文章介绍了VCSEL的结构和当前的制造工艺水平,阐述了各波段VCSEL的发展和应用现状,探讨了VCSEL在不同领域中的应用范围并指出了VCSEL的发展前景。 展开更多

关键词 垂直腔表面发射激光器 分布式布拉格反射器 光互连

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垂直腔面发射激光器中的新结构研究 被引量：2

11

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

12

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

13

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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室温连续工作的GaAs／AlGaAs垂直腔面发射激光器列阵 被引量：1

14

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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垂直腔面发射激光器电、光特性分析 被引量：1

15

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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大功率垂直腔面发射激光器中减小p-DBR串联电阻的途径 被引量：3

16

作者 张建伟 宁永强 +8 位作者 王贞福 李特 崔锦江 张岩 刘光裕 张星 秦莉 刘云 王立军 《中国光学与应用光学》 2009年第1期65-70,共6页

为了使垂直腔面发射激光器(VCSEL)实现大功率、高效率的激光输出,对p型分布布喇格反射镜(DBR)形成的同型异质结在界面处存在大势垒导致的高串联电阻和严重发热现象进行了研究。为降低串联电阻,实现VCSEL在室温下的大功率连续发射,分析了... 为了使垂直腔面发射激光器(VCSEL)实现大功率、高效率的激光输出,对p型分布布喇格反射镜(DBR)形成的同型异质结在界面处存在大势垒导致的高串联电阻和严重发热现象进行了研究。为降低串联电阻,实现VCSEL在室温下的大功率连续发射,分析了p型DBR异质结的势垒结构,对突变异质结的串联电阻进行了计算分析,提出降低势垒高度以及增加扩散浓度是减小串联电阻的主要途径,而漏斗状的掺杂能有效降低体电阻;通过对梯度渐变异质结的分析得出缓变结能有效降低势垒高度;而用Matlab对能带图的数值分析表明,Al0.1Ga0.9As/AlAs接触层中Al组分采取双曲线形式的渐变也能有效降低势垒高度,即降低串联电阻;此外,对于渐变区缓变结的比较表明,采用20～25nm的渐变区宽度即可以得到比较低的势垒高度,同时也不会对DBR的反射率有太大的影响,是较合适的选择。 展开更多

关键词 垂直腔面发射激光器 p型分布布喇格反射镜 渐变异质结 势垒高度 串联电阻 泊松方程

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可见光垂直腔面发射激光器的性能模拟

17

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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《面发射激光器·腔内倍频》专题文章导读

18

作者 宁永强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期247-247,共1页

关键词 面发射激光器 腔内倍频 半导体激光器 垂直腔面发射 文章 专题 激光器结构 高反射镜 外延生长 表面方向 光束质量 单模工作 应用潜力 谐振腔 体积小 边发射 发散角 光通信 波长 器件

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氧化型VCSELs的可靠性及失效分析

19

作者 张玉岐 赵佳 《光通信技术》 北大核心 2024年第1期60-65,共6页

为了研究氧化型垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的可靠性寿命模型和失效模式,对含有AlGaAs/GaAs量子阱的氧化型VCSELs进行了不同应力条件的老化实验,使用外推函数求得VCSELs的失效寿命,进而求得了不同应力条件下的中值寿命,并结合VCSELs... 为了研究氧化型垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的可靠性寿命模型和失效模式,对含有AlGaAs/GaAs量子阱的氧化型VCSELs进行了不同应力条件的老化实验,使用外推函数求得VCSELs的失效寿命,进而求得了不同应力条件下的中值寿命,并结合VCSELs的结温获得准确的寿命模型。最后,采用透射电子显微镜(TEM)分析了氧化型VCSELs的主要失效特征和原因。测试与试验结果表明:含有AlGaAs/GaAs量子阱的氧化型VCSELs的寿命模型参数激活能为0.55 eV,电流加速因子为2.01;氧化型VCSELs失效原因主要与具有内在应力的氧化层相关。 展开更多

关键词 氧化型垂直腔表面发射激光器 可靠性 寿命 激活能 失效模式 氧化层

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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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