大功率半导体激光器可靠性研究和失效分析 被引量：24

1

作者 王文知 井红旗 +4 位作者 祁琼 王翠鸾 倪羽茜 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期165-169,共5页

对自主研发的975 nm波长的COS封装的大功率半导体单管激光器进行了10,12,14 A的电流步进加速应力试验,应用逆幂律模型和指数分布的理论对试验结果进行了分析,计算出在8 A的电流下,器件的平均寿命为28 999 h。研究了器件的失效形式和老... 对自主研发的975 nm波长的COS封装的大功率半导体单管激光器进行了10,12,14 A的电流步进加速应力试验,应用逆幂律模型和指数分布的理论对试验结果进行了分析,计算出在8 A的电流下,器件的平均寿命为28 999 h。研究了器件的失效形式和老化前后的温升、偏振度的变化,结果表明:失效形式主要有体内退化、腔面退化、与焊接有关的退化;老化后的器件的结温上升增多,偏振度下降10%左右。 展开更多

关键词 可靠性 步进加速应力 指数分布

在线阅读 下载PDF 职称材料

高功率半导体激光泵浦源研究进展 被引量：14

2

作者 马骁宇 张娜玲 +2 位作者 仲莉 刘素平 井红旗 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期114-123,共10页

高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展,8xx nm单管输出功率已达18.8 W@9... 高功率半导体激光器是固体激光器和光纤激光器的主要泵浦源。激光泵浦源性能的大幅提升直接促进了固体激光器、光纤激光器等激光器的发展。主要介绍了8xx nm和9xx nm系列半导体激光泵浦源的最新研究进展,8xx nm单管输出功率已达18.8 W@95μm,巴条输出功率已达1.8 kW(QCW),9xx nm单管输出功率已达35 W@100μm,巴条输出功率已达1.98 kW(QCW)。谱宽<1 nm的窄谱宽半导体激光器输出功率可达14 W。展望了未来半导体激光器泵浦源的发展趋势。 展开更多

关键词 高功率 半导体激光器 光纤激光器 巴条 激光泵浦源

在线阅读 下载PDF 职称材料

110 W高功率高亮度915 nm半导体激光器光纤耦合模块研究(英文) 被引量：2

3

作者 王鑫 赵懿昊 +5 位作者 王翠鸾 倪羽茜 吴霞 刘翠翠 马骁宇 刘素平 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1654-1660,共7页

利用空间合束技术和光纤耦合技术将9只波长为915 nm单管芯半导体激光器高效率耦合进光纤中,制备出具有高功率、高亮度输出光纤耦合模块。应用ZEMAX光学软件进行模拟仿真后通过实验验证,光纤耦合模块可以通过芯径105μm、数值孔径0.22的... 利用空间合束技术和光纤耦合技术将9只波长为915 nm单管芯半导体激光器高效率耦合进光纤中,制备出具有高功率、高亮度输出光纤耦合模块。应用ZEMAX光学软件进行模拟仿真后通过实验验证,光纤耦合模块可以通过芯径105μm、数值孔径0.22的光纤输出大于110 W的功率,并且亮度达到8.64 MW/(cm^2·sr)。 展开更多

关键词 激光耦合 激光整形 激光合束 二极管激光器

在线阅读 下载PDF 职称材料

半导体激光器光束特性的计算机模拟与实验研究 被引量：1

4

作者 甘巧强 朱晓鹏 +3 位作者 潘学俭 邓捷 宋国锋 陈良惠 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期298-302,共5页

为建立一套快速、准确的测量系统以适用于半导体激光器中、大规模生产的测试要求 ,利用有限元差分数值模拟方法对半导体激光器光束的近、远场分布 ,发散角等作理论模拟 ,利用测量系统对其光束的近远场分布、发散角等进行测量。最后提出... 为建立一套快速、准确的测量系统以适用于半导体激光器中、大规模生产的测试要求 ,利用有限元差分数值模拟方法对半导体激光器光束的近、远场分布 ,发散角等作理论模拟 ,利用测量系统对其光束的近远场分布、发散角等进行测量。最后提出相应方案处理测量结果以减小误差。与一般测量光束参数的系统相比 ,该测量系统具有兼顾简单快速与准确的优点。 展开更多

关键词 半导体激光器 光束质量 远场分布 发散角

在线阅读 下载PDF 职称材料

高功率半导体激光器陶瓷封装散热性能研究 被引量：15

5

作者 倪羽茜 井红旗 +3 位作者 孔金霞 祁琼 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期561-566,共6页

为实现半导体激光器单管的高功率输出,研究了使用氮化铝和碳化硅两种陶瓷材料制成的三明治型过渡热沉的散热性能。首先使用有限元分析方法计算,然后利用光谱法测量激光器的工作热阻。数值计算和实验测量结果均显示,碳化硅制成的过渡热... 为实现半导体激光器单管的高功率输出,研究了使用氮化铝和碳化硅两种陶瓷材料制成的三明治型过渡热沉的散热性能。首先使用有限元分析方法计算,然后利用光谱法测量激光器的工作热阻。数值计算和实验测量结果均显示,碳化硅制成的过渡热沉所封装器件的工作热阻更低,散热效果更好。此外,实验进一步测试了器件的光电特性,结果表明碳化硅陶瓷制成的过渡热沉封装器件的电光转换效率更高、输出功率更大。915 nm附近单管器件在注入电流15 A时的输出功率为16.3 W,最高电光转换效率达到了68.3%。 展开更多

关键词 高功率半导体激光器 有限元分析 热阻

在线阅读 下载PDF 职称材料

60瓦半导体激光器光纤耦合器件 被引量：3

6

作者 王晓薇 方高瞻 +5 位作者 王颖 孙海东 冯小明 刘媛媛 马骁宇 肖建伟 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2003年第11期35-37,共3页

应用光纤列阵耦合方式,对大功率半导体激光器线列阵输出光束的快轴方向用一根柱透镜准直,准直后的光束耦合到光纤列阵中,实现出纤功率为60瓦的大功率半导体激光二极管线列阵光纤耦合器件,耦合效率大于80％,光纤的数值孔径NA为0.11。

关键词 半导体激光器 光纤耦合器件 激光二极管线列阵 快轴 慢轴

在线阅读 下载PDF 职称材料

Parylene膜对半导体激光器性能的影响 被引量：1

7

作者 井红旗 赵懿昊 +3 位作者 吴霞 王鑫 刘素平 马骁宇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期204-209,共6页

为了解决潮湿对半导体激光器的危害,采用真空气相沉积工艺制备了用于半导体激光器的新型保护膜,即聚对二甲苯(parylene)涂敷膜。探讨了工艺条件对N型和C型parylene薄膜质量的影响。分别使用椭偏仪、紫外分光光度计测试膜的吸收系数和反... 为了解决潮湿对半导体激光器的危害,采用真空气相沉积工艺制备了用于半导体激光器的新型保护膜,即聚对二甲苯(parylene)涂敷膜。探讨了工艺条件对N型和C型parylene薄膜质量的影响。分别使用椭偏仪、紫外分光光度计测试膜的吸收系数和反射系数,研究了parylene薄膜对半导体激光器出光性能的影响。在808 nm半导体激光器上涂覆厚度为1.65μm的parylene膜,24 h的湿热和盐雾环境实验结果表明,半导体激光器性能优于未涂覆parylene膜半导体激光器的性能。Parylene膜对半导体激光器起到了很好的保护作用,腔面基本完好,提高了半导体激光器的稳定性和可靠性。 展开更多

关键词 聚对二甲苯 激光器 光功率 潮湿 可靠性

在线阅读 下载PDF 职称材料

半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计 被引量：10

8

作者 刘翠翠 王翠鸾 +4 位作者 王鑫 倪羽茜 吴霞 刘素平 马骁宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期184-189,共6页

为了发挥单管半导体激光器的优势,获得光纤耦合模块多波长、高功率、高亮度的光束输出,利用ZEMAX软件仿真模拟,设计了一种单管光纤耦合模块。此模块将32支输出波长分别为915 nm、975 nm,输出功率为15 W的单管半导体激光器,经过微透镜组... 为了发挥单管半导体激光器的优势,获得光纤耦合模块多波长、高功率、高亮度的光束输出,利用ZEMAX软件仿真模拟,设计了一种单管光纤耦合模块。此模块将32支输出波长分别为915 nm、975 nm,输出功率为15 W的单管半导体激光器,经过微透镜组快慢轴光束整形、空间合束、偏振合束、波长合束以及光束聚焦等一系列工艺后,耦合进芯径200μm、数值孔径0.22的光纤。模拟结果显示,光纤输出功率467.46 W,光纤前后耦合效率大于98.47%,总耦合效率高于97.39%,光功率密度高于12.86 MW/(cm2·sr),达到了泵浦激光器和功率型器件的性能要求。使用Solidworks软件设计了相应的底板结构,并结合ANSYS软件进行散热模拟分析,结果显示该模块散热性能良好,可行性较高。 展开更多

关键词 半导体激光器 光纤耦合 激光合束 ZEMAX

在线阅读 下载PDF 职称材料

电致发光用于大功率半导体激光器失效模式分析（英文） 被引量：6

9

作者 刘启坤 孔金霞 +3 位作者 朱凌妮 熊聪 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期180-187,共8页

利用电致发光(EL)的方法,研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初,我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而,通过EL实验,发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤,而内部发生了突然光学灾变(COBD),为工... 利用电致发光(EL)的方法,研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初,我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而,通过EL实验,发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤,而内部发生了突然光学灾变(COBD),为工艺的进一步改善指明了方向。对90只发生COD的激光器进行EL成像,发现暗线缺陷(DLD)起始于腔面或是激光器内部。DLD是严重的非辐射复合区,通常沿着有源区延伸出几个分支,造成激光器功率急剧下降。详细分析了不同COD模式的特征并进行了对比。并进一步分析了两种典型COD模式发生的原因,然后给出了抑制COD和提高大功率半导体激光器性能的建议。 展开更多

关键词 大功率半导体激光器 失效模式分析 电致发光 突然光学灾变 暗线缺陷

在线阅读 下载PDF 职称材料

915 nm/974 nm单发射区半导体激光器光纤耦合模块设计（英文） 被引量：5

10

作者 刘翠翠 井红旗 +3 位作者 倪羽茜 王鑫 吴霞 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1598-1603,共6页

为了突破多单发射区半导体激光器光纤耦合模块设计过程中空间合束法遇到的合束功率及光功率密度无法上升的瓶颈,得到多单发射区半导体激光器光纤耦合模块更优参数的光束输出,同时完成单一激光器光纤耦合模块泵浦多种激光器的目标,结合ZE... 为了突破多单发射区半导体激光器光纤耦合模块设计过程中空间合束法遇到的合束功率及光功率密度无法上升的瓶颈,得到多单发射区半导体激光器光纤耦合模块更优参数的光束输出,同时完成单一激光器光纤耦合模块泵浦多种激光器的目标,结合ZEMAX光学设计软件及Solidworks工程设计软件设计并制作了一种由6支、可输出2种波长分别为915 nm及974 nm的单发射区半导体激光器组成的光纤耦合模块。该模块的实现过程包括微透镜光束快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦,最终耦合进数值孔径为0. 22、光纤芯径为105μm的普通光纤,测试结果表明该模块光纤输出光功率达到了46 W,2种波长均在光纤输出光束中检测到,且光纤耦合效率高于83%。使用ANSYS软件对模块进行散热分析,结果显示,模块正常使用后最高温升至37℃,在正常使用温度范围内,表明模块的散热性能良好,具备实际应用的可行性。 展开更多

关键词 半导体激光器 光纤耦合 波长合束 ZEMAX

在线阅读 下载PDF 职称材料

带有非吸收窗口的大功率915nm半导体激光器 被引量：2

11

作者 姚南 赵懿昊 +1 位作者 刘素平 马骁宇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期596-600,共5页

为了实现大功率输出,应用无杂质空位诱导量子阱混合(IFVD)方法制备带有非吸收窗口结构的915 nm半导体激光器单管。通过实验确定促进和抑制量子阱混合的Si O2和Si3N4薄膜的厚度分别为300和500 nm,退火条件为800℃,90 s。最终制备出的带... 为了实现大功率输出,应用无杂质空位诱导量子阱混合(IFVD)方法制备带有非吸收窗口结构的915 nm半导体激光器单管。通过实验确定促进和抑制量子阱混合的Si O2和Si3N4薄膜的厚度分别为300和500 nm,退火条件为800℃,90 s。最终制备出的带有非吸收窗口的激光器,与普通激光器的阈值电流和斜率效率几乎一样。但普通激光器在电流为10 A时发生灾变性光学损伤(COD)并失效,而带有非吸收窗口的激光器在电流达到13 A时仍然可以正常工作,相比普通激光器其最大输出功率增加了15%。每种器件各20个在20℃,电流为9 A时进行直流老化试验,普通激光器在老化时间达到100 h时全部失效,而带非吸收窗口器件在老化200 h时仅有两个失效,这表明非吸收窗口结构显著提高了器件的抗COD能力。 展开更多

关键词 半导体激光器 无杂质空位诱导量子阱混合(IFVD) 非吸收窗口 高温退火 灾变性光学损伤(COD)

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于GaAs膜的GaInP/AlGaInP无杂质空位扩散诱导量子阱混杂的研究（英文） 被引量：6

12

作者 田伟男 熊聪 +2 位作者 王鑫 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1095-1099,共5页

在红光半导体激光器芯片上采用GaAs介质膜进行无杂质空位扩散诱导量子阱混杂研究。激光器芯片的有源区由一个9 nm厚的GaInP量子阱和两个350 nm厚的AlGaInP量子垒构成,利用MOCVD方法在芯片表面生长GaAs介质膜。在950℃的情况下进行不同... 在红光半导体激光器芯片上采用GaAs介质膜进行无杂质空位扩散诱导量子阱混杂研究。激光器芯片的有源区由一个9 nm厚的GaInP量子阱和两个350 nm厚的AlGaInP量子垒构成,利用MOCVD方法在芯片表面生长GaAs介质膜。在950℃的情况下进行不同时长不同GaAs层厚度的高温快速热退火诱发量子阱混杂。通过光致发光光谱分析样品混杂之后的波长蓝移情况和光谱半峰全宽变化规律。当退火时间达到120 s时,样品获得53.4 nm的最大波长蓝移;在1 min退火时间下获得18 nm的最小光谱半峰全宽。 展开更多

关键词 蓝移 无杂质空位扩散 量子阱混杂 扩散

在线阅读 下载PDF 职称材料

SESAM锁模全保偏皮秒脉冲光纤激光器输出特性

13

作者 王帅坤 仲莉 +2 位作者 林楠 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期149-156,共8页

搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱... 搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。 展开更多

关键词 光纤激光器 半导体可饱和吸收镜 超短脉冲 输出特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

高功率密度激光二极管叠层散热结构的热分析 被引量：17

14

作者 井红旗 仲莉 +3 位作者 倪羽茜 张俊杰 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期81-87,共7页

高功率窄间距列阵叠层是提高激光二极管泵浦源光功率密度的有效途径,而封装散热热沉的结构设计在其热管理上占据至关重要的作用。本文利用ANSYS有限元分析方法,对叠层间距、绝缘陶瓷厚度以及陶瓷底面与散热恒温面距离等几个影响高功率... 高功率窄间距列阵叠层是提高激光二极管泵浦源光功率密度的有效途径,而封装散热热沉的结构设计在其热管理上占据至关重要的作用。本文利用ANSYS有限元分析方法,对叠层间距、绝缘陶瓷厚度以及陶瓷底面与散热恒温面距离等几个影响高功率密度激光二极管叠层封装散热的重要因素进行了分析,得到器件的最高温度随结构参数变化的规律,并对上述参数进行优化。最后,利用优化结果设计出一种适用于高功率密度激光二极管叠层泵浦源的高效有源散热热沉结构,大幅提高了器件的散热能力,并降低了所需冷却水的水泵功耗需求。 展开更多

关键词 激光器 ANSYS热模拟 热沉 温度

在线阅读 下载PDF 职称材料

AlGaInP橙色发光二极管的研制 被引量：2

15

作者 王国宏 马骁宇 +4 位作者 王树堂 曹青 彭怀德 李玉璋 陈良惠 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1998年第4期10-12,共3页

利用ＬＰ－ＭＯＣＶＤ外延生长ＡｌＧａＩｎＰＤＨ橙色发光二极管，２０ｍＡ工作条件下发光波长峰值在６２８ｎｍ，ＦＷＨＭ为２６ｎｍ，１５°（２θ１／２）视角封装后亮度达到３１０ｍｃｄ；８０ｍＡ工作条件下亮度达到１０００... 利用ＬＰ－ＭＯＣＶＤ外延生长ＡｌＧａＩｎＰＤＨ橙色发光二极管，２０ｍＡ工作条件下发光波长峰值在６２８ｎｍ，ＦＷＨＭ为２６ｎｍ，１５°（２θ１／２）视角封装后亮度达到３１０ｍｃｄ；８０ｍＡ工作条件下亮度达到１０００ｍｃｄ。并且分析了生长过程中杂质向有源区扩散对发光光谱的影响。 展开更多

关键词 LP-MOCVD 发光二极管 外延生长

在线阅读 下载PDF 职称材料

808 nm宽条型激光器绝热封装改善慢轴光束质量（英文） 被引量：5

16

作者 赵碧瑶 井红旗 +3 位作者 仲莉 刘翠翠 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1417-1427,共11页

为降低半导体激光器在慢轴方向的远场发散角,改善慢轴光束质量,本文提出了一种新型的绝热封装结构,可削弱激光器工作时因芯片横向温度不均而导致的热透镜效应,并基于傅里叶热传导方程,采用有限元分析软件ANSYS 18.0进行热特性仿真,利用F... 为降低半导体激光器在慢轴方向的远场发散角,改善慢轴光束质量,本文提出了一种新型的绝热封装结构,可削弱激光器工作时因芯片横向温度不均而导致的热透镜效应,并基于傅里叶热传导方程,采用有限元分析软件ANSYS 18.0进行热特性仿真,利用Fineplacet贴片机对808 nm In0.1Ga0.73Al0.17As/Al0.37GaAs宽条形半导体激光器进行绝热封装,采用电荷耦合器件(CCD)图像采集分析法对其光束质量进行测量。实验结果表明采用绝热封装方式可减小慢轴发散角约40%,且慢轴发散角随工作电流变化更稳定,相对应的光参数积BPP和光束质量因子M2也随之降低约33%和30%,芯片横向(慢轴方向)与热沉接触宽度越小,绝热封装对慢轴光束质量改善效果越好。绝热封装中空气隙的引入使得激光器光电特性产生恶化,输出功率降低约14%,光电转换效率降低约8.7%。绝热封装方式对改善半导体激光器的慢轴光束质量具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 慢轴发散角 热透镜效应 绝热封装

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种可对大功率激光信号进行直接检测的新型InGaAs光电探测器

17

作者 周洲 曾靖 +3 位作者 归强 张玉芳 马骁宇 王树堂 《光通信技术》 CSCD 北大核心 1997年第4期304-306,共3页

在国内首次介绍了一种新近研制的InGaAs／InP实用化光电探测器，它可在0．5～1.7μm波长对高达500mW的大功率激光进行直接检测，并给出了器件光学衰减滤波片的设计以及器件的主要性能参数。

关键词 光电探测器 光纤通信 CATV

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于铌酸锂薄膜的Y波导集成调制器设计 被引量：3

18

作者 郭宏杰 刘海锋 +4 位作者 王振诺 谭满清 李智勇 雷明 郭文涛 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期626-630,共5页

近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计... 近年来,基于薄膜铌酸锂(TFLN)平台的高性能电光调制器以其小体积、低能量损耗等特点受到广泛关注。本文提出了一种新的具有垂直电极结构的Y波导铌酸锂薄膜电光调制器。研究了调制器的半波电压与缓冲层厚度之间的关系,优化了Y波导的设计参数,最后设计得到插入损耗<5 dB,半波电压<1.5 V的高性能调制器。本文不仅为基于TFLN平台的小型化波导的设计和实现提供了思路,而且为制造高性能和多功能的电光调制器提供了实验依据。 展开更多

关键词 电光调制器 TFLN Y波导

在线阅读 下载PDF 职称材料