1 海南师范大学物理与电子工程学院海南省激光技术与光电子功能材料重点实验室,半导体激光海南省国际联合研究中心,海南 海口 571158
2 新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院,新加坡 639798
3 新加坡南洋理工大学淡马锡实验室,新加坡 637553
4 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室,北京 100083
5 长春理工大学高功率半导体激光器国家重点实验室,吉林 长春 130022
2 μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅(SOI)平台,对2 μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导耦合间距的作用以及总线波导光反馈终端对外腔半导体激光器性能的影响。并提出了一种具有高工艺兼容度的多模环形光波导光反馈结构。所设计的可调谐半导体激光器硅基外腔可通过环形波导上的镍铬合金微加热器进行0.1 nm/K的高精度调谐,对单个微加热器施加3.2 V电压时,调谐范围可达66 nm(1967~2033 nm)。
硅光集成 可调谐外腔半导体激光器 环形谐振腔 光波导终端
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,吉林 长春 130022
2 海南师范大学物理与电子工程学院海南省激光技术与光电功能材料重点实验室,海南 海口 571158
3 长春新产业光电技术有限公司,吉林 长春 130103
采用三镜折叠V型谐振腔、声光调Q技术和三硼酸锂(LBO)晶体,对二极管端面抽运Nd∶YVO4的914 nm基频光进行腔内倍频,实现了457 nm激光输出,利用I类相位匹配偏硼酸钡(BBO)晶体对457 nm蓝光进行腔外倍频,获得了228.5 nm深紫外激光。当抽运功率为17 W时,获得了平均功率为10 mW的228.5 nm深紫外激光输出,脉冲宽度为64.26 ns,重复频率为10 kHz。2 h内的激光输出稳定度为±2%。
激光器 全固态激光器 声光调Q技术 深紫外激光 228.5 nm 激光
1 海南师范大学物理与电子工程学院, 海南 海口 571158
2 海南师范大学 海南省激光技术与光电功能材料重点实验室, 海南 海口 571158
效率陡降严重影响AlGaN基深紫外发光二极管(DUV LED)的输出性能,也是近年来DUV LED的一个瓶颈性问题。对常规电子阻挡层(P-EBL)和Al组分三角形渐变P-EBL两种结构DUV LED进行了数值分析。研究了能带、电子电流、空穴浓度、电场、内量子效率、输出功率和自发辐射光谱的分布特性。模拟结果表明,在260 mA电流注入时,相比常规P-EBL结构,Al组分三角形渐变P-EBL结构DUV LED的效率陡降减小了5.85%,改善了DUV LED输出性能。根据数值模拟和分析,器件输出性能改善的原因是Al组分三角形渐变P-EBL结构提高导带势垒高度和增强空穴在P型区域获得的动能,从而减小电子泄漏,并提高了空穴注入效率。
紫外发光二极管 Al组分三角形渐变P-EBL 电子泄漏 效率陡降 DUV LED Al composition triangular graded P-EBL electron leakage efficiency drop
1 新加坡南洋理工大学 淡马锡实验室,新加坡 新加坡 637553
2 新加坡南洋理工大学 电子与电气工程学院,新加坡 新加坡 639798
3 海南师范大学 物理与电子工程学院,海南 海口 571158
4 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室,北京 100083
5 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
半导体锁模激光器产生的高重复频率的光脉冲序列在众多领域都有着广泛的应用,而对于绝大多数应用,一个固定而准确的重复频率是必须的。由于此种激光器的重复频率主要由激光器波导的有效折射率和腔长来确定,激光器制成以及解理时的不确定性就可能会给其重复频率带来偏差。为了弄清此种激光器的各种工作条件会怎样影响其重复频率从而对上述的偏差进行补偿,设计并制成了一种2 μm GaSb基单量子阱锁模激光器。激光器采用两段式结构(增益区,饱和吸收体区)并可以在高达60 ℃实现稳定的锁模工作模式。系统地记录了此激光器重复频率随偏置条件(增益区电流,饱和吸收体区电压)以及工作温度的变化规律,并且对产生这些变化的原因进行了分析。这些工作能够让人们更加清楚地认识锁模激光器的特性,从而更好地达到各种应用所需要的重复频率。
半导体锁模激光器 重复频率 GaSb基材料 2 μm波段 mode-locked semiconductor lasers repetition frequency GaSb-based material system 2 μm wavelength band 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201054
1 新加坡南洋理工大学 电子与电气工程学院, 新加坡 639798
2 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
3 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083
4 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
5 新加坡南洋理工大学 淡马锡实验室, 新加坡 637553
展示了一种低阈值(~131 A/cm2)2 μm InGaSb/AlGaAsSb单量子阱(Single Quantum Well, SQW)激光器, 并对该激光器的理想因子n进行了研究。激光器的总体理想因子n由中央pn结的理想因子n和n型GaSb衬底与n型金属之间形成的整流结的理想因子n两部分组成。当温度从20 ℃升高到80 ℃时, 激光器的总体理想因子n从4.0降低至3.3。该结果与所使用的理论模型以及独立的GaSb材料整流结(pn结、GaSb/金属结等)理想因子n的数值是相吻合的。
半导体激光器 理想因子n 单量子阱 semiconductor laser ideality factor n single quantum well 红外与激光工程
2018, 47(5): 0503001
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
在半导体激光器芯片与热沉的焊接过程中不可避免地会在焊料层产生一些空洞,而空洞会在铟的电迁移以及电热迁移作用下慢慢变大,使芯片局部温度迅速上升, 进而影响半导体激光器的性能。针对10 W的808 nm单管焊装半导体激光器建立三维有限元模型, 分别模拟计算了空洞面积、空洞厚度和空洞位置与结温的关系。芯片出光面边缘的有源区区域形成的空洞对芯片的结温影响更为显著, 最后得到空洞面积与器件结温的关系, 并表明对空洞率控制的重要性。
热特性 空洞 有限元 结温 thermal characteristics voids finite element junction temperature
长春理工大学, 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
为了快捷而有效地检测半导体激光器的封装应力,设计了一种通过检测激光器巴条各个单元偏振度揭示出其封装应力分布的实验方法。实验测试半导体激光器巴条的各项参数,并利用有限元软件模拟,通过半导体能带与应力理论,说明偏振度与封装应力的影响关系。实验表明,巴条个别发光单元的偏振度较低、阈值电流较高是由于封装应力较大。通过计算,封装应力为141.92 MPa,偏振等效应力最大为26.73 MPa。实验器件在阈值以下的偏振度较好地反映了封装应力的分布趋势。利用阈值电流以下测量器件偏振度,可以为选择热沉及焊料材料、焊接工艺参数的改进等方面提供一个较为快捷而有效的检测方法。
巴条 偏振度 封装应力 偏振等效应力 laser bar polarization packaging induced stress polarization equivalent stress
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春130022
应用ZEMAX软件设计出高亮度大功率光纤耦合模块。采用16支输出功率12 W的单偏振态单边发射半导体激光器, 耦合进芯径100 μm、数值孔径0.22的光纤中。模块输出功率达到189.4 W, 耦合效率达到98.6%, 亮度达到94.66 MW/cm2-str。通过SolidWorks软件优化得到新热沉结构, 应用ANSYS软件进行热分析, 结果表明新热沉结构最高温度为42.4 ℃, 相比优化前温度降低1 ℃以上, 得到良好散热结构模型。
高亮度 耦合 温度 ZEMAX ZEMAX high brightness coupling temperature ANSYS ANSYS