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中红外外腔可调谐窄线宽量子级联激光器设计
1
作者 贾涵 袁配 +6 位作者 张东亮 张诗雅 崔锦涛 杜舒豪 刘铭 成步文 郑军 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期192-202,共11页
可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,... 可调谐量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)在自由空间光通信、光谱检测等领域具有重要的应用前景。然而针对分布式反馈QCL存在的掩埋光栅二次外延工艺繁琐、表面光栅耦合效果不佳,以及光栅耦合不利于器件集成化、微型化等问题,提出利用硅基锗集成波导与F-P腔QCL混合集成来实现波长可调谐和窄线宽输出的方案,对中心波长4.6μm的可调谐QCL的硅基集成外腔部分进行了设计优化。通过时域有限差分法仿真,系统地分析了微环谐振器半径、耦合长度和耦合间隔等结构参数对中心波长偏移和透射率的影响。研究表明,微环谐振器耦合间隔的减小会显著影响输出光谱透射率和耦合系数,而耦合长度的增加则会影响输出光谱透射率并使中心波长向长波方向移动。此外,分析了Sagnac环形反射镜的耦合间隔对耦合系数和反射率的影响,结果表明耦合间隔的减小会导致反射率的增加。最后通过改变波导材料有效折射率,仿真模拟了调谐性能。最终确定当自由光谱范围为20 nm、线宽为0.18 nm时的微环谐振器的半径为41.5μm,耦合长度为4μm,耦合间隔为0.15μm;反射率为0.7时的反射镜的耦合长度为60μm,耦合间隔为0.345μm,相关参数和研究结论为实际器件制备提供了理论依据。 展开更多
关键词 量子级联激光器 可调谐 时域有限差分法仿真 微环谐振器 Sagnac环形反射镜
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界面停顿对生长量子级联激光器InGaAs/InAlAs超晶格晶体质量的影响
2
作者 王祎玮 房玉龙 +3 位作者 张曦 商耀辉 赵辉 师巨亮 《微纳电子技术》 2025年第5期63-68,共6页
量子级联激光器(QCL)界面质量对材料质量和器件性能的影响很大,通过分子束外延(MBE)设备生长了高微分增益结构的QCL。研究了界面停顿对InGaAs/InAlAs超晶格质量的影响。改变超晶格层与层之间的中断时间(10、15、25、35、40s)后,发现界... 量子级联激光器(QCL)界面质量对材料质量和器件性能的影响很大,通过分子束外延(MBE)设备生长了高微分增益结构的QCL。研究了界面停顿对InGaAs/InAlAs超晶格质量的影响。改变超晶格层与层之间的中断时间(10、15、25、35、40s)后,发现界面停顿会使QCL超晶格生长质量变好。使用高分辨率X射线衍射仪(HRXRD)测量超晶格层的组成成分和生长速率。采用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)研究了超晶格的直线特征和界面结构变化。HRTEM图像表明采用界面停顿的InGaAs/InAlAs层与层之间不存在位错,材料质量和均匀性良好,界面清晰平直。在生长过程中引入的停顿,其实质是生长退火的等效过程,它有助于原子有序排列,并减轻界面处晶格失配带来的不良影响。本研究有望为QCL工艺优化提供参考。 展开更多
关键词 超晶格 应变补偿 量子级联激光器(QCL) 外延 界面停顿
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高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器
3
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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1.74μm大应变InGaAs/InGaAsP半导体锁模激光器
4
作者 段阳 林中晞 苏辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期90-97,共8页
针对光频梳、医学光声成像及痕量气体探测等应用需要,研制了一种InP基碰撞锁模半导体激光器,可在1.74μm波段实现重复频率为19.3GHz的高效锁模,其射频(RF)谱半高全宽(FWHM)约14kHz。在可饱和吸收区未加偏压时,激光器的阈值电流为83mA,... 针对光频梳、医学光声成像及痕量气体探测等应用需要,研制了一种InP基碰撞锁模半导体激光器,可在1.74μm波段实现重复频率为19.3GHz的高效锁模,其射频(RF)谱半高全宽(FWHM)约14kHz。在可饱和吸收区未加偏压时,激光器的阈值电流为83mA,最大出光功率可达到25.83mW。固定吸收区偏置电压在-1.6V,增益区驱动电流高于130mA时,锁模激光器开始输出微波射频信号,并且RF谱的FWHM随着电流增加可下降至十几kHz。固定驱动电流为520mA,在吸收区偏置电压从-1.4V降至-2V过程中,激光发射光谱逐渐展宽,在-2V偏压下,光谱的FWHM为9.88nm,包含40多个间隔为0.2nm的纵模。对比分析了不同驱动电流和偏置电压下的射频频谱和发射光谱的变化趋势,证明了该锁模器件具有高效、稳定的锁模机制。 展开更多
关键词 半导体激光器 碰撞锁模 InP基材料 InGaAs/InGaAsP多量子阱
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InGaAsP单量子阱半导体微盘激光器研究 被引量：5
5
作者 章蓓 王若鹏 +4 位作者 丁晓民 杨志坚 戴伦 崔晓明 王舒民 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期253-256,共4页
利用普通的液相外延和微加工技术成功地制备了ＩｎＧａＡｓＰ单量子阱微盘激光器，并从实验上观测到远低于普遍激光器阈值条件下的单模振荡，证实了微盘激光器中微盘很强的模式选择作用，反映了微盘的微腔特征．
关键词 微盘激光器 半导体激光器 量子阱 异质结 铟镓磷
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应变InGaAs/GaAs量子阱MOCVD生长优化及其在980nm半导体激光器中的应用 被引量：7
6
作者 俞波 盖红星 +6 位作者 韩军 邓军 邢艳辉 李建军 廉鹏 邹德恕 沈光地 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期81-84,共4页
使用低压MOCVD生长应变InGaAs/GaAs 980 nm量子阱。研究了生长温度、生长速度对量子阱光致发光谱(PL)的影响。并将优化后的量子阱生长条件应用于980 nm半导体激光器的研制中,获得了直流工作下,阈值电流为19 mA,未镀膜斜率效率为0.6 W/A... 使用低压MOCVD生长应变InGaAs/GaAs 980 nm量子阱。研究了生长温度、生长速度对量子阱光致发光谱(PL)的影响。并将优化后的量子阱生长条件应用于980 nm半导体激光器的研制中,获得了直流工作下,阈值电流为19 mA,未镀膜斜率效率为0.6 W/A,输出功率在100 mW的器件。 展开更多
关键词 光电子学 半导体激光器 应变量子阱 金属有机化学气相淀积
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量子阱半导体激光器调制特性和噪声的电路模拟 被引量：2
7
作者 毛陆虹 郭维廉 +1 位作者 陈弘达 吴荣汉 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期38-42,共5页
给出一种量子阱半导体激光器 (QWLD)小信号等效电路模型 ,可以作为含有QWLD系统计算机辅助设计的模型。模型包括QWLD的高速调制特性和噪声 ,对QWLD的调制特性和噪声进行了模拟 ,并对比了已发表的模拟和实验结果。
关键词 量子阱半导体激光器 电路模型 调制 噪声
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基于氮化物半导体的远红外量子级联激光器
8
作者 郑小秋 吕燕伍 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期46-50,共5页
给出基于GaN量子阱材料的远红外量子级联激光器,其优越性表现在AlGaN/GaN量子阱中,超快的纵向光学声子散射能够迅速的消除激光低能态的布居数,GaN的大纵向光学声子能量(～90 meV)能有效地减少高温下产生激光低能态的热布居.理论分析显示... 给出基于GaN量子阱材料的远红外量子级联激光器,其优越性表现在AlGaN/GaN量子阱中,超快的纵向光学声子散射能够迅速的消除激光低能态的布居数,GaN的大纵向光学声子能量(～90 meV)能有效地减少高温下产生激光低能态的热布居.理论分析显示,用一个相对较低的阈值电流密度(832 A/cm2)就能在室温下产生50/cm的阈值光学增益.还发现这种结构的特征温度T0高于136 K. 展开更多
关键词 量子级联激光器 氮化物半导体 有效质量理论 光学声子散射
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高功率半导体量子阱激光器测试中的灾变性损伤 被引量：2
9
作者 曹玉莲 王乐 +4 位作者 潘玉寨 廖新胜 程东明 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期477-480,共4页
在使用综合参数测试仪测试 80 8nm发射的半导体量子阱激光器的过程中 ,出现了一种由电浪涌所导致的灾变性损伤。通过测试的功率曲线和伏安特性曲线 ,断定激光器出现了灾变性的损伤 ,同时测试的发射光谱不再是激射光谱 ,而是由自发辐射... 在使用综合参数测试仪测试 80 8nm发射的半导体量子阱激光器的过程中 ,出现了一种由电浪涌所导致的灾变性损伤。通过测试的功率曲线和伏安特性曲线 ,断定激光器出现了灾变性的损伤 ,同时测试的发射光谱不再是激射光谱 ,而是由自发辐射所产生的荧光光谱。由扫描电镜 (SEM )观察到了激光器的腔面膜出现了熔化 ,证实激光器的确发生了灾变性损伤。作为对比 ,我们引用了另一种在测试中发现的快速退化现象 ,对两种退化出现的原因进行了理论上的分析 ,了解到激光器的退化主要还是由器件本身的材料、结构以及后期的工艺过程所决定的 ,在测试器件过程中电浪涌只不过会加速或产生突然灾变性退化。通过测试我们建立了一种比较简单的检验一个激光器质量可靠性的方法 。 展开更多
关键词 高功率半导体 量子阱激光器 测试 电浪涌 灾变性损伤 激光二极管
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连续波工作高功率应变单量子阱半导体激光器 被引量：2
10
作者 辛国锋 陈国鹰 +5 位作者 花吉珍 康志龙 赵卫青 安振峰 冯荣珠 牛健 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期476-479,共4页
利用金属有机化合物气相淀积 ( MOCVD)技术成功生长了 In Ga As/Ga As/Al Ga As分别限制应变单量子阱材料 ,用该材料制成的单管半导体激光器在室温下连续波输出功率高达 2 .36 W,中心激射波长为 94 4nm,斜率效率高达 0 .96 W/A,阈值电... 利用金属有机化合物气相淀积 ( MOCVD)技术成功生长了 In Ga As/Ga As/Al Ga As分别限制应变单量子阱材料 ,用该材料制成的单管半导体激光器在室温下连续波输出功率高达 2 .36 W,中心激射波长为 94 4nm,斜率效率高达 0 .96 W/A,阈值电流密度为 177.8A/cm2。该波长的半导体激光器是 Yb:YAG固体激光器的理想泵浦源。 展开更多
关键词 应变单量子阱 半导体激光器 金属有机化合物气相淀积 连续波 MOCVD 结构设计 材料结构
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强度反馈对半导体激光器量子噪声的改善 被引量：3
11
作者 李林林 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 1989年第5期47-49,共3页
本文研究了强度负反馈对半导体激光器(LD)量子AM噪声的抑制。
关键词 半导体激光器 强度反馈 量子噪声
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集成外腔半导体激光器的量子噪声 被引量：2
12
作者 李林林 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第3期111-114,共4页
本文首次用半经典理论给出了集成外腔(IEC)半导体激光器(LD)的量子AM和FM噪声谱。指出IEC LD的噪声特性主要取决于有源区和外腔的长度及折射率的变化。
关键词 集成外腔 半导体激光器 量子噪声
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单模AlGaAs／GaAs脊形波导量子阱半导体激光器 被引量：2
13
作者 曹三松 《激光技术》 EI CAS CSCD 1996年第3期177-181,共5页
本文报道用分子束外延设备研制梯度折射率分别限制式单量子阱ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ脊形波导半导体激光器。该激光器具有良好的性能，条宽５μｍ器件室温阈值电流２３ｍＡ，线性连续输出单模激光功率大于１５ｍＷ。
关键词 单模半导体激光器 单量子阱 脊形波导 铝镓砷化合物 砷化镓
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实用化GaInP－AlGaInP半导体量子阱可见光激光器
14
作者 熊飞克 郭良 +3 位作者 马骁宇 杨志鸿 王树堂 陈良惠 《高技术通讯》 CAS CSCD 1996年第11期1-3,共3页
用低压ＭＯＶＰＥ方法研制出了波长为６５５ｎｍ与６７０ｎｍ的ＧａＩｎＰ－ＡｌＧａＩｎＰ半导体量子阱可见光激光器，并已形成一定的批量生产能力。器件的阈值电流典型值为４５ｍＡ，输出光功率不小于５ｍＷ，最高工作温度不低于５０... 用低压ＭＯＶＰＥ方法研制出了波长为６５５ｎｍ与６７０ｎｍ的ＧａＩｎＰ－ＡｌＧａＩｎＰ半导体量子阱可见光激光器，并已形成一定的批量生产能力。器件的阈值电流典型值为４５ｍＡ，输出光功率不小于５ｍＷ，最高工作温度不低于５０℃，预计２０℃时寿命接近１００，０００小时，主要技术指标与目前进口的同类产品水平相当，完全可以满足实用要求。 展开更多
关键词 半导体 激光器 量子阱 GAINP ALGAINP
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一种新型超高速多量子阱半导体激光器
15
作者 杜荣建 向望华 +3 位作者 张贵忠 裴新 张良 朱向宇 《光通信研究》 北大核心 2003年第4期64-66,70,共4页
报道了一种主要用作超高速光纤通信光时分复用(OTDM)系统的新型光源,即10GHz的被动外腔式锁模多量子阱半导体激光器,其具有脉冲宽度为2.9ps,波长调谐范围为1.53～1.57μm(40nm),输出光波长可精确稳定在1.55μm,锁模光脉冲的重复频率为10... 报道了一种主要用作超高速光纤通信光时分复用(OTDM)系统的新型光源,即10GHz的被动外腔式锁模多量子阱半导体激光器,其具有脉冲宽度为2.9ps,波长调谐范围为1.53～1.57μm(40nm),输出光波长可精确稳定在1.55μm,锁模光脉冲的重复频率为10GHz,平均输出光功率为1mW及较小的时间抖动性(<0.6ps)等优点。 展开更多
关键词 光纤通信 光时分复用 OTDM 锁模半导体激光器 多量子阱半导体激光器
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可见光量子阱半导体激光器的研制
16
作者 宋珂 张福厚 郝修田 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1997年第1期29-30,共2页
研制出的波长为７７８ｎｍ的可见光量子阱半导体激光器，室温脉冲激射平均线性光功率大于２０ｍＷ（未镀反射膜），最低阈值电流为３０ｍＡ。
关键词 超晶格 量子阱 半导体激光器
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半导体激光器激活区中一维量子线的研制
17
作者 吴正云 吴河浚 黄启圣 《量子电子学》 CSCD 1995年第3期241-244,共4页
采用一维量子线阵列结构作为激活区的半导体激光器与采用二维量子阱结构激活区的常用激光器相比，具有许多优越的性能。利用能量为４０ＫｅＶ的Ｇａ＋离子注人到Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／ＧａＡｓ二维量子阱，再经白光快速退火，制备... 采用一维量子线阵列结构作为激活区的半导体激光器与采用二维量子阱结构激活区的常用激光器相比，具有许多优越的性能。利用能量为４０ＫｅＶ的Ｇａ＋离子注人到Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／ＧａＡｓ二维量子阱，再经白光快速退火，制备了线宽５００～４０ｎｍ的一维量子线并研究其光电特性。 展开更多
关键词 半导体激光器 量子尺寸效应 离子注入
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半导体激光器动态量子AM和FM噪声的理论
18
作者 李林林 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第11期51-56,共6页
本文用小信号分析的方法,研究了当对半导体激光器(LD)进行直接调制时(动态)LD的量子噪声,首次给出了LD的动态AM与FM噪声谱的解析表达式.分析表明,调制强度与调制频率均对LD的量子噪声有极大的影响.
关键词 量子噪声 半导体激光器 调制技术
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注入锁定半导体激光器的量子噪声
19
作者 李林林 《量子电子学》 CAS CSCD 1989年第2期144-148,共5页
本文给出了注入锁定半导体激光器(LD)的强度和相位噪声谱。分析表明,注入锁定可以大大降低LD的量子噪声。
关键词 半导体激光器 量子噪声 注入锁定
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单量子阱半导体激光器的调谐特性
20
作者 曹三松 《激光技术》 CAS CSCD 1994年第4期224-229,共6页
本文根据量子理论的薛定谔方程，推导出在有限深势阱条件下载流子满足的能量本征值方程，并给出理论计算结果，为设计用于泵浦固体激光器的激光二极管提供了理论依据。
关键词 单量子阱 半导体激光器 调谐特性
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