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 垂直外腔面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱

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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

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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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45°内反射镜高功率InGaAs/AlGaAs/GaAs面发射半导体激光器结构设计和制备

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作者 李梅 曲轶 +4 位作者 王晓华 徐莉 李辉 刘维峰 刘国军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期395-398,共4页

研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结... 研究了具有45°内反射镜的0 98μm辐射波长的应变InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱面发射半导体激光器结构,并采用MBE方法进行了材料制备。同时利用X射线双晶衍射,低温(10K)光致发光(PL)和电化学C V方法检测和分析了外延薄膜的光电和结构特性。在光致发光谱线中我们得到了发射波长0 919μm的谱峰,谱峰范围跨跃0 911～0 932μm,双晶回摆曲线、电化学C V分布曲线显示所设计的结构基本得到实现。 展开更多

关键词 面发射半导体激光器 分子束外延 双晶回摆曲线 内反射镜 结构设计 制备 InGaAs/A1GaAs/GaAs 单量子阱

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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

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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

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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

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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

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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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大面积高功率940 nm光子晶体面发射激光器

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作者 唐英翔 王超 +8 位作者 肖垚 张志成 罗晨 仲崇喜 张燕 赵武 李顺峰 王文鑫 王俊 《发光学报》 北大核心 2025年第4期713-720,共8页

光子晶体面发射激光器(PCSEL)可以利用带边谐振效应实现大面积相干振荡,是一种能实现高亮度单模激射的新型半导体激光器。这使得PCSEL在激光雷达与3D传感等领域具有很好的应用前景。本文设计了一种正方单晶格非对称锥形空气孔结构的PCS... 光子晶体面发射激光器(PCSEL)可以利用带边谐振效应实现大面积相干振荡,是一种能实现高亮度单模激射的新型半导体激光器。这使得PCSEL在激光雷达与3D传感等领域具有很好的应用前景。本文设计了一种正方单晶格非对称锥形空气孔结构的PCSEL,通过增加光子晶体占空比提高基模与高阶模之间的阈值差异,实现大模式面积下高功率单模激光输出。实验表明,研制的940 nm PCSEL在10μs脉冲泵浦下输出功率达到5.1 W,斜率效率达到0.43 W/A,其远场光斑呈现出1°发散角的单瓣分布,并具有80%偏振度的线偏振特性;进一步地,在5 ns脉冲条件下,其输出功率高达35 W。该器件的研发可为激光雷达系统提供良好的光源。 展开更多

关键词 光子晶体面发射半导体激光器 高功率 非对称锥形

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二维光子晶体对面发射激光器横模控制研究 被引量：4

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作者 解意洋 徐晨 +5 位作者 阚强 王春霞 王宝强 刘英明 陈弘达 沈光地 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期460-463,共4页

垂直腔面发射激光器的单模输出特性在光网络数据传输光互连、光存储和激光打印中有重要的应用。传统的氧化限制型垂直腔面发射半导体激光器由于串联电阻大、发热严重而很难工作在单模状态。二维光子晶体结构可以有效地控制垂直腔面发射... 垂直腔面发射激光器的单模输出特性在光网络数据传输光互连、光存储和激光打印中有重要的应用。传统的氧化限制型垂直腔面发射半导体激光器由于串联电阻大、发热严重而很难工作在单模状态。二维光子晶体结构可以有效地控制垂直腔面发射激光器的横向模式,使器件工作在单模状态下。从理论上系统研究了光子晶体垂直腔面发射半导体激光器的单模条件,成功设计了一组单模光子晶体垂直腔面发射半导体激光器,并通过常规工艺制作出功率0.6mW、边模抑制比大于30dB、阈值电流4mA、远场发散角8.4°、不受电流注入影响的单模光子晶体垂直腔面发射半导体激光器。实验证明:光子晶体可有效地进行横模控制。 展开更多

关键词 光子晶体 垂直腔面发射半导体激光器 单模

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光泵浦外腔半导体激光器的研究进展 被引量：1

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作者 张守权 邵志强 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期127-131,共5页

从谐振腔和半导体增益介质的角度介绍了光泵浦外腔面发射半导体激光器的基本结构,评述了国内外在该领域的最新研究进展,探讨了该类型激光器在大功率、小型化技术方面的发展前景。

关键词 谐振腔 半导体增益介质 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器 大功率

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半导体可饱和吸收镜实现超短高功率脉冲激光研究进展 被引量：8

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作者 舒强 舒永春 +4 位作者 刘如彬 陈琳 姚江宏 许京军 王占国 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期197-199,210,共4页

介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本结构及使用半导体可饱和吸收镜被动锁模固态激光器的基本原理。综述了利用半导体可饱和吸收镜被动锁模薄片式固态激光器及光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,获得高平均输出功率超短脉冲的最新进... 介绍了半导体可饱和吸收镜(SESAM)的基本结构及使用半导体可饱和吸收镜被动锁模固态激光器的基本原理。综述了利用半导体可饱和吸收镜被动锁模薄片式固态激光器及光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器,获得高平均输出功率超短脉冲的最新进展,并指出量子点半导体可饱和吸收镜的使用将加速超短高功率脉冲的发展。 展开更多

关键词 激光技术 半导体可饱和吸收镜 被动锁模 薄片式固态激光器 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器

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910nm高峰值功率垂直腔面发射激光光源 被引量：4

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作者 梁雪梅 张星 +4 位作者 张建伟 周寅利 黄佑文 宁永强 王立军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期668-673,共6页

报道了910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果。所制备的910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到2 W;在重复频率10 kHz,脉冲宽度30 ns,工作电流60 A... 报道了910 nm高峰值功率垂直腔面发射半导体激光器列阵(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的设计方法及测试结果。所制备的910 nm VCSEL列阵在准连续工作时激光功率达到2 W;在重复频率10 kHz,脉冲宽度30 ns,工作电流60 A的电脉冲驱动条件下,VCSEL列阵峰值输出功率达到25.5 W。随着工作电流的增加,VCSEL列阵输出的激光光谱呈现明显的展宽现象,证实VCSEL列阵即使在窄脉冲工作时大的电流驱动仍然会产生严重的内部热效应;VCSEL列阵输出激光的光脉冲波形在驱动电流增大至60 A时脉宽仅展宽了6 ns左右,证实VCSEL阵列具有非常优越的脉冲响应特性。对VCSEL列阵进行光束准直处理后,在1 m距离处得到了近圆形的均匀光斑。我们相信这种高功率的910 nm面阵光源在未来汽车光探测测距(LiDAR)等智能驾驶领域具有很大的应用潜力。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器列阵 高峰值功率 激光雷达 脉冲

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百瓦级近衍射极限VCSEL泵浦激光器 被引量：1

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作者 李雪鹏 杨晶 +6 位作者 筵兴伟 陈中正 袁磊 杨俊波 王小军 彭钦军 许祖彦 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期23-28,共6页

报道了高功率、高光束质量的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)侧泵的Nd:YAG激光振荡器。从VCSEL泵浦源的主动冷却的热沉结构出发,设计了5个227 W的VCSEL线阵,并且通过优化侧面泵浦大口径激光棒的结构,研制成了具备480 W输出能力的棒状... 报道了高功率、高光束质量的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)侧泵的Nd:YAG激光振荡器。从VCSEL泵浦源的主动冷却的热沉结构出发,设计了5个227 W的VCSEL线阵,并且通过优化侧面泵浦大口径激光棒的结构,研制成了具备480 W输出能力的棒状激光模块,相应的光-光效率为49.7%。在此基础上,设计了一种高功率、高光束质量的VCSEL侧面泵浦棒状Nd:YAG激光振荡器。腔内插入望远镜光学元件,并通过优化各光学元件的参数使其工作在热近非稳区域,以达到增大基横模体积和抑制高阶横模目的。最终,获得114 W的输出功率,相应的平均光束质量因子M^(2)为1.42。由于VCSEL具备优秀的波长-温度稳定性,这种高功率、高光束质量的VCSEL泵浦的固体激光器在工业、空间等领域,具有极为广阔的应用前景。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器 激光振荡器 近衍射极限光束质量 高功率 棒状激光器

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新型钠信标激光器研究进展 被引量：1

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作者 宗庆霜 卞奇 +4 位作者 马浩达 杨林 左军卫 薄勇 彭钦军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期404-410,共7页

自适应光学技术广泛应用于大型地基光学望远镜,以校正大气扰动造成的波前畸变,使望远镜达到近衍射极限分辨率,实现对观测目标的清晰成像。激光钠导引星作为自适应光学校正的信标源,是自适应光学望远镜的核心技术之一。介绍了589nm光抽... 自适应光学技术广泛应用于大型地基光学望远镜,以校正大气扰动造成的波前畸变,使望远镜达到近衍射极限分辨率,实现对观测目标的清晰成像。激光钠导引星作为自适应光学校正的信标源,是自适应光学望远镜的核心技术之一。介绍了589nm光抽运垂直外腔面发射半导体钠导引星激光器和掺Dy3+晶体作为增益介质直接发射589nm激光的固体激光器的最新研究进展。这些方案因其具有体积小、效率高、可靠性高、成本低、易维护等优势,被认为是新一代钠导引星激光器有潜力的发展方向。 展开更多

关键词 激光技术 自适应光学 钠导引星激光 光抽运垂直外腔面发射半导体激光器 掺Dy^3+晶体

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透明导电薄膜ITO对浅面浮雕VCSEL的影响

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作者 李秀山 宁永强 +4 位作者 张星 贾鹏 秦莉 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期930-934,共5页

对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构:氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对... 对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构:氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对高阶模式的稳定抑制。研究了ITO的厚度对阈值增益的影响及ITO对VCSEL有源区电流密度分布的影响。研究结果表明:在ITO的厚度为半波长的整数倍时,基模对高阶模式的限制作用最强;ITO通过改善VCSEL有源区的电流密度分布,达到了增大基模的增益和降低高阶模式增益的目的,同时还降低了串联电阻和外电压。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器 透明导电薄膜 浅面浮雕 单模

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SESAM锁模OP-VECSELs技术 被引量：3

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作者 张鹏 于未茗 +1 位作者 宋晏蓉 张志刚 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期291-294,共4页

综述了半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光抽运垂直外腔面发射半导体激光器的理论,分析总结了相关实验技术手段,对SESAM锁模OP-VECSELs的最新研究成果作了介绍。

关键词 激光技术 半导体可饱和吸收镜锁模 光抽运垂直外腔面发射半导体激光器 重复频率 饱和能量 饱和参数 调制深度

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808nm高功率VCSEL刻蚀工艺研究

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作者 冯源 晏长岭 +4 位作者 郝永芹 王勇 芦鹏 李洋 李再金 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2014年第6期8-11,共4页

为提高808nm高功率VCSEL的光电性能,对不同实验条件下的氧化限制型VCSEL湿法刻蚀工艺进行了实验研究,制备出多环形电极结构VCSEL器件。实验中采用H3PO4系腐蚀液替代以往常用的H2SO4系腐蚀液,通过改变湿法刻蚀工艺的温度条件及腐蚀液的... 为提高808nm高功率VCSEL的光电性能,对不同实验条件下的氧化限制型VCSEL湿法刻蚀工艺进行了实验研究,制备出多环形电极结构VCSEL器件。实验中采用H3PO4系腐蚀液替代以往常用的H2SO4系腐蚀液,通过改变湿法刻蚀工艺的温度条件及腐蚀液的浓度配比,能够较精确的控制腐蚀深度,消除"燕尾"结构,最终确定808nm高功率VCSEL湿法腐蚀工艺的最佳温度条件及腐蚀液的最佳浓度配比。测试结果表明,采用这种湿法刻蚀工艺条件制备的808nm高功率VCSEL器件,室温下的阈值电流为430m A,微分量子效率为0.44W/A,最大输出功率达到0.42W,其光电性能远优于传统湿法刻蚀工艺制备的同种高功率VCSEL器件。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器 高功率 湿法刻蚀 燕尾结构 刻蚀速率

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有源层厚度对VCSEL混沌动力学特性的影响

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作者 王伟 张胜海 +1 位作者 钱兴中 米朝伟 《信息工程大学学报》 2008年第4期509-512,共4页

利用数值模拟的方法研究了有源层厚度对电流调制下垂直腔面半导体激光器(VCSELs)混沌动力学行为的影响。模拟结果表明有源层厚度较小的系统处于稳定的周期1输出状态,有源层厚度较大的系统在有些参数区间会出现阵发性混沌。有源层厚度是... 利用数值模拟的方法研究了有源层厚度对电流调制下垂直腔面半导体激光器(VCSELs)混沌动力学行为的影响。模拟结果表明有源层厚度较小的系统处于稳定的周期1输出状态,有源层厚度较大的系统在有些参数区间会出现阵发性混沌。有源层厚度是影响VCSELs混沌动力学特性的重要结构参数。 展开更多

关键词 混沌动力学特性 垂直腔面发射半导体激光器 有源层厚度

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一种新型环形上DBR刻蚀微结构VCSEL及其空心光束

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作者 逄超 晏长岭 +2 位作者 杨静航 钱冉 李奕霏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期462-467,共6页

设计了带有质子注入高阻区的刻蚀微结构面发射半导体激光器结构,使得从出光口到上DBR形成环形波导,进而直接产生空心激光束输出。使用FDTD软件计算了刻蚀微结构VCSEL的光场分布,得到的环形模式图样在不同模式数目下都能保持空心光束的... 设计了带有质子注入高阻区的刻蚀微结构面发射半导体激光器结构,使得从出光口到上DBR形成环形波导,进而直接产生空心激光束输出。使用FDTD软件计算了刻蚀微结构VCSEL的光场分布,得到的环形模式图样在不同模式数目下都能保持空心光束的特性。制备了室温下激射波长为848 nm的微结构VCSEL,并测试其输出特性。阈值电流为0.27 A,峰值功率最高可达170 mW。不同电流下的近场图都显示出非常明显的空心环形光斑,远场光强分布曲线也符合空心光束的特性。该新型VCSEL技术为空心光束甚至阵列器件的发展提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 垂直腔面发射半导体激光器 空心激光束 刻蚀结构 质子注入

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