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面发射分布反馈半导体激光器及光栅耦合半导体激光器 被引量:4
1
作者 戚晓东 叶淑娟 +2 位作者 张楠 秦莉 王立军 《中国光学与应用光学》 2010年第5期415-431,共17页
阐述了以曲线光栅面发射分布反馈半导体激光器(SEDFB)为代表的SE-DFB器件的原理和结构,讨论了它们的性能和特点并与其他类型的半导体激光器进行了比较。指出依靠曲线光栅特殊的衍射特性,可实现对模式的控制和二维漏模耦合阵列化出光,得... 阐述了以曲线光栅面发射分布反馈半导体激光器(SEDFB)为代表的SE-DFB器件的原理和结构,讨论了它们的性能和特点并与其他类型的半导体激光器进行了比较。指出依靠曲线光栅特殊的衍射特性,可实现对模式的控制和二维漏模耦合阵列化出光,得到窄线宽(典型值0.08nm)、小发散角(典型值0.5mrad)、高亮度(单管近衍射极限3W(CW))和大功率(单管最高73W,列阵为kW级)的激光。综述了SE-DFB的发展历程、现状及未来的发展趋势,强调由于曲线光栅耦合SE-DFB激光器兼具边发射和面发射器件的优势和诸多其他优秀性能,将其应用于不同材料体系,不同结构的半导体激光器及其阵列,制作不同波段的高功率、高光束质量的SEDFB器件会有很好的研究意义和应用前景。 展开更多
关键词 面发射分布反馈半导体激光器 高功率高亮度激光器 激光列阵 光栅耦合器件 金属光栅
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面发射分布反馈半导体激光器 被引量:15
2
作者 田锟 邹永刚 +3 位作者 马晓辉 郝永芹 关宝璐 侯林宝 《中国光学》 EI CAS CSCD 2016年第1期51-64,共14页
本文详细阐述了面发射分布反馈半导体激光器(SE-DFB-LD)的基本工作原理、结构设计及其工作性能,针对国内外研究最新进展与发展现状进行了总结和评述,并在此基础上,对面发射半导体激光器的研究工作和发展趋势做出了进一步的讨论和展望。... 本文详细阐述了面发射分布反馈半导体激光器(SE-DFB-LD)的基本工作原理、结构设计及其工作性能,针对国内外研究最新进展与发展现状进行了总结和评述,并在此基础上,对面发射半导体激光器的研究工作和发展趋势做出了进一步的讨论和展望。随着面发射分布反馈半导体激光器各性能指标的不断优化提升和后期加工、装调技术的逐渐成熟,其将不断满足科学研究及工业、军事等实际应用领域对半导体激光器的需求,具有很大的发展潜力。 展开更多
关键词 二阶光栅 发射 分布反馈 半导体激光器
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基于滑模控制的半导体激光器温度控制系统
3
作者 刘晨 唐壹明 +3 位作者 吴海勇 王如刚 陈勐勐 徐飞 《光通信技术》 北大核心 2025年第4期14-18,共5页
为了解决分布反馈(DFB)半导体激光器因温控电路不稳定而导致输出波长漂移的问题,设计了一种基于滑模控制的半导体激光器温度控制系统。该系统采用曲线拟合求出DFB半导体激光器内部热电冷却器的传递函数,并在Simulink中加入白噪声搭建温... 为了解决分布反馈(DFB)半导体激光器因温控电路不稳定而导致输出波长漂移的问题,设计了一种基于滑模控制的半导体激光器温度控制系统。该系统采用曲线拟合求出DFB半导体激光器内部热电冷却器的传递函数,并在Simulink中加入白噪声搭建温度仿真模型,比较比例-积分-微分(PID)控制、增量PID控制、滑模控制的可行性,最终在实验电路中对比不同算法下温度控制的波形。实验结果表明:通过优化设计滑模控制系统,能有效提高激光器系统的响应速度和稳态精度,经过长时间测试,连续120 min内的温度误差小于等于0.16%。 展开更多
关键词 分布反馈半导体激光器 热电冷却器 滑模控制 温度控制系统
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高功率1150 nm垂直外腔面发射半导体激光器
4
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
5
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
6
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 垂直腔发射 半导体激光器 VCSELS 速率方程
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基于分布反馈半导体激光器的CO气体光声光谱检测特性 被引量:7
7
作者 陈伟根 彭晓娟 +1 位作者 刘冰洁 孙才新 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第13期124-130,200,共7页
一氧化碳(CO)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映运行电力变压器中油纸绝缘的放电及老化;而光声光谱(photoacoustic spectroscopy,PAS)技术能够应用于变压器油中溶解气体的在线监测。基于光声光谱检测原理,利用分布反馈... 一氧化碳(CO)是变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,能有效反映运行电力变压器中油纸绝缘的放电及老化;而光声光谱(photoacoustic spectroscopy,PAS)技术能够应用于变压器油中溶解气体的在线监测。基于光声光谱检测原理,利用分布反馈(distributed feedback,DFB)半导体激光器搭建了CO气体光声光谱检测平台,选择1.567m的CO分子谱线为研究对象,实验研究了DFB半导体激光器的辐射特性和CO气体的光声光谱响应特性,分析了光声信号与激光功率、气体浓度的关系。结果表明:在气体吸收未发生饱和效应的条件下,光声信号与激光功率、气体浓度均具有良好的线性关系。该研究结果为变压器油中气体光声光谱的在线监测奠定了基础。 展开更多
关键词 一氧化碳 分布反馈半导体激光器 共振光声光谱 检测特性 .
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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
8
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
9
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 垂直外腔发射激光器 光束质量 倍频 锁模
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分布反馈半导体激光器电路模型 被引量:2
10
作者 陈维友 刘式墉 《电子科学学刊》 EI CSCD 1997年第5期658-664,共7页
以周期波导结构的耦合模方程及载流子密度速率方程为基础,在适当的假定条件下,本文得到一个比较简单的适于无内部相移的折射率耦合单模分布反馈半导体激光器电路模型.用本模型得到的模拟结果与已报道的结果符合很好.
关键词 分布反馈 半导体激光器 电路模型 CAD
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增益开关分布反馈半导体激光器输出特性的研究 被引量:1
11
作者 朱利 杨祥林 于虹 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1996年第3期9-14,共6页
讨论了采用增益开关技术在分布反馈半导体激光器(DFB-LD)上产生超短光脉冲的特性.理论分析表明,光脉冲特性仅与峰值反转率r有关,峰值功率随r升高而升高,脉宽随r升高而降低.数值模拟发现存在最佳偏置点使峰值功率最高而... 讨论了采用增益开关技术在分布反馈半导体激光器(DFB-LD)上产生超短光脉冲的特性.理论分析表明,光脉冲特性仅与峰值反转率r有关,峰值功率随r升高而升高,脉宽随r升高而降低.数值模拟发现存在最佳偏置点使峰值功率最高而脉宽最窄,增加调制功率有助于压窄脉冲.调制频率接近于激光器谐振频率时可获得最大峰值功率,调制频率上升至一定值后出现周期加倍现象. 展开更多
关键词 分布反馈激光器 半导体激光器 增益开关
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微腔面发射半导体激光器的像散因子
12
作者 赵一广 张宇生 +3 位作者 焦鹏飞 黄显玲 陈娓兮 林世呜 《量子电子学》 CSCD 1996年第5期442-443,共2页
微腔面发射半导体激光器的像散因子赵一广,张宇生,焦鹏飞,黄显玲,陈娓兮(北京大学物理系北京100871)林世呜(中国科学院半导体所北京100083)微腔半导体激光器的自发发射因子是当前非常热门的研究课题。理论预言,在... 微腔面发射半导体激光器的像散因子赵一广,张宇生,焦鹏飞,黄显玲,陈娓兮(北京大学物理系北京100871)林世呜(中国科学院半导体所北京100083)微腔半导体激光器的自发发射因子是当前非常热门的研究课题。理论预言,在微腔半导体激光器中自发发射因子可能... 展开更多
关键词 半导体激光器 像散因子 微腔发射
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水平腔面发射半导体激光器研究进展 被引量:24
13
作者 海一娜 邹永刚 +4 位作者 田锟 马晓辉 王海珠 范杰 白云峰 《中国光学》 EI CAS CSCD 2017年第2期194-206,共13页
近年来,水平腔面发射半导体激光器具有高功率、高光束质量及易封装集成等优良性能,已成为激光器领域的研究热点。本文详细阐述了几种水平腔面发射半导体激光器的结构设计、工作原理以及激光输出特性,并对该激光器国内外最新研究进展与... 近年来,水平腔面发射半导体激光器具有高功率、高光束质量及易封装集成等优良性能,已成为激光器领域的研究热点。本文详细阐述了几种水平腔面发射半导体激光器的结构设计、工作原理以及激光输出特性,并对该激光器国内外最新研究进展与发展现状进行了总结和论述。在此基础上,对该激光器的研究方向和发展趋势进行了分析与展望。目前,水平腔面发射半导体激光器的激光输出功率可达瓦级,美国Alfalight公司引入曲线形光栅的单一发射器输出功率可达73 W。随着应用领域的不断拓展,中远红外波段水平腔面发射激光器将成为未来的研究焦点。 展开更多
关键词 发射 转向镜 二阶光栅 光子晶体 半导体激光器
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一种分布反馈注入放大半导体激光器的研制 被引量:3
14
作者 陈立 熊宗元 +3 位作者 王玲 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期15-20,共6页
研制了一种小型大功率半导体激光器系统。将分布反馈半导体激光器输出的小功率光注入到锥形芯片放大器后实现功率放大,得到功率大于700 mW,波长连续可调谐范围大于1 nm的输出激光。该激光器系统不但结构紧凑、输出功率稳定,而且操作方... 研制了一种小型大功率半导体激光器系统。将分布反馈半导体激光器输出的小功率光注入到锥形芯片放大器后实现功率放大,得到功率大于700 mW,波长连续可调谐范围大于1 nm的输出激光。该激光器系统不但结构紧凑、输出功率稳定,而且操作方便。该系统可在激光冷却与囚禁、超冷量子气体、量子信息、原子频标及相关空间实验研究中得到应用。 展开更多
关键词 激光技术 半导体激光器 分布反馈 锥形放大器
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808nm半导体分布反馈激光器的光栅设计与制作 被引量:3
15
作者 班雪峰 赵懿昊 +2 位作者 王翠鸾 刘素平 马骁宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期41-46,共6页
半导体分布反馈(DFB)激光器的核心工艺之一是分布反馈光栅的制作,设计了808 nm DFB激光器的一级光栅结构。利用纳米压印技术与干法刻蚀附加湿法腐蚀制作了周期为120 nm的梯形布拉格光栅结构,使用MATLAB和Pics3D软件模拟了一次外延结构... 半导体分布反馈(DFB)激光器的核心工艺之一是分布反馈光栅的制作,设计了808 nm DFB激光器的一级光栅结构。利用纳米压印技术与干法刻蚀附加湿法腐蚀制作了周期为120 nm的梯形布拉格光栅结构,使用MATLAB和Pics3D软件模拟了一次外延结构的光场分布和能带图。通过优化湿法腐蚀所用腐蚀液各组分比例、腐蚀温度、腐蚀时间等条件,得到了理想的湿法腐蚀工艺参数。扫描电子显微镜表征显示,光栅周期为120 nm,光栅深度约为85 nm,占空比约为47%,光栅边缘线条平直,表面平滑,周期均匀。创新型的引入湿法腐蚀工艺和腐蚀牺牲层使光栅表面的洁净度得到保证,提高了二次外延质量的同时,也为进一步制作DFB激光器高性能芯片奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 半导体激光器 分布反馈 一级光栅 纳米压印 干法刻蚀 湿法腐蚀
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940 nm水平腔面发射半导体激光器设计与制备 被引量:3
16
作者 术玲 海一娜 +2 位作者 邹永刚 范杰 王傲 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期223-230,共8页
水平谐振腔面发射分布反馈(Surface emitting distributed feedback,SE-DFB)半导体激光器因具有更好的光束质量获得了广泛关注。本文设计了波长为940 nm的水平谐振腔面发射分布反馈半导体激光器,分析了光栅的结构参数(形状、周期、占空... 水平谐振腔面发射分布反馈(Surface emitting distributed feedback,SE-DFB)半导体激光器因具有更好的光束质量获得了广泛关注。本文设计了波长为940 nm的水平谐振腔面发射分布反馈半导体激光器,分析了光栅的结构参数(形状、周期、占空比、刻蚀深度等)对激光器发光特性(线宽、边模抑制比、功率及斜率效率等)的影响。结合二阶光栅、脊形波导、电极及出光口、解理封装等器件工艺,制备出发光波长为940.3 nm的水平谐振腔面发射半导体激光器,线宽为0.52 nm,连续工作模式下发射功率为890 mW。 展开更多
关键词 发射分布反馈(SE-DFB)半导体激光器 二阶光栅 光栅形貌 耦合因子
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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
17
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 垂直外腔发射半导体激光器 强度调制
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大功率半导体激光器研究进展 被引量:135
18
作者 王立军 宁永强 +2 位作者 秦莉 佟存柱 陈泳屹 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-19,共19页
对半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述,并具体介绍了长春光学精密机械与物理研究所近年来在大功率半导体激光器方面所取得的主要进展,特别是在大功率半导体激光器的激光光源、垂直腔面发射激光器和新型激光器芯片等方面。
关键词 大功率 半导体激光器 发射激光器 垂直腔发射激光器 芯片
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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
19
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 垂直腔发射激光器 周期增益 量子阱 远场分布
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国外军用大功率半导体激光器的发展现状 被引量:22
20
作者 李明月 何君 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期321-327,共7页
由于半导体激光器具有体积小、结构简单、质量轻、转换效率高、可靠性好、寿命长、易于调制及与其他半导体器件易于集成等特点,可应用于军事、工业、医疗、通信等领域,尤其是在激光制导跟踪、激光雷达、激光引信、激光测距、激光通信、... 由于半导体激光器具有体积小、结构简单、质量轻、转换效率高、可靠性好、寿命长、易于调制及与其他半导体器件易于集成等特点,可应用于军事、工业、医疗、通信等领域,尤其是在激光制导跟踪、激光雷达、激光引信、激光测距、激光通信、激光模拟武器、激光瞄准告警和光纤陀螺等军事领域得到广泛应用。概述了近年来美国和欧洲等国家在半导体激光器方面的主要研制计划及其所取得的成果,重点介绍了Ga As基和In P基近红外大功率半导体激光器、中远红外及太赫兹量子级联半导体激光器等的发展现状和最新研制成果。随着新型半导体材料、激光器结构和热管理等技术的发展,展望了未来半导体激光器技术的发展趋势。 展开更多
关键词 半导体激光器 垂直腔发射激光器(VCSEL) 大功率 量子级联激光器(QCL) 太赫兹
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