1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
905 nm多有源区激光器主要用作车载激光雷达的信号源。为了进一步降低激光器的阈值电流、提高斜率效率，对激光器芯片结构进行优化。在非对称大光腔波导外延结构的三有源区激光器中引入隔离沟道结构，通过控制隔离沟道的刻蚀深度和间距来抑制电流的横向扩散效应，提升器件性能。所制备的腔长为1 mm、电极宽度为110 μm、沟道刻蚀深度为7.0 μm，间距为125 μm的三有源区器件，能够将阈值电流降低到0.64 A，得到3.58 W/A的斜率效率，并在0.1%电流脉冲占空比的工作条件下获得134 W的峰值功率。
激光器 半导体激光器 隔离沟道 电流横向扩散 隧道级联 光学学报
2023, 43(13): 1314001
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
通过引入渐变Al组分和脊型波导的设计，制备了1550 nm高功率AlGaInAs/InP基横模半导体激光器，室温连续工作模式下器件的斜率效率达到0.35 mW/mA，在500 mA的工作电流下，输出功率为138 mW，垂直和水平方向的远场发散角分别为32.9°和11.1°，证明器件具有良好的基横模输出特性。同时，建立高阶模截止条件温度模型，研究了器件在不同温度下功率-电流（P-I）曲线中kink效应与远场发散角steering效应的产生原因，阐述了温度对基横模和高阶模增益的影响机制。通过比较不同腔长器件发生kink效应的电流大小，证明长腔长结构可以有效防止kink效应的发生。
激光器 1550 nm 基横模 kink效应 温度
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
基于分离的非对称大光腔结构,对激射波长为905 nm的外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过优化近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间距离以及掺杂浓度分布等关键参数,提高了器件的脉冲峰值功率,降低了内损耗和远场垂直发散角。研制的1 mm腔长、100 μm条宽的三有源区大功率半导体激光器,经由150 ns脉宽和6.67 kHz重复频率的脉冲测试,在34.5 A脉冲电流强度驱动下实现了122 W的脉冲峰值功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A,单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05 cm
-1的内损耗,水平方向和垂直方向上的半峰全宽远场发散角分别为7.8° 和 27.6°。
激光器 半导体激光器 脉冲激光器 外延叠层结构 结构设计 光学学报
2018, 38(10): 1014001
中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心， 北京 100083
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。
可靠性 步进加速应力 指数分布 reliability step accelerated stress exponential distribution
中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
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%。
高功率半导体激光器 有限元分析 热阻 high-power laser diode finite element analysis thermal resistance
