北京空间机电研究所 探测器技术实验室, 北京 100094
红外光子探测器的特性参数既可以用来衡量其探测性能, 又可以作为研制过程中改进器件性能的关键依据。特性参数的测试和分析, 是充分评价红外探测材料、制备工艺与器件性能的重要手段。系统地梳理了单元红外光子探测器特性参数的定义、测试方法和计算方法, 尤其着重阐述了特性参数的分析方法, 即由直接测得的特性参数分析出不可直接测得的特性参数。经过分析暗电流数据可得到特性参数如激活能、表面漏电流和载流子横向扩散长度。丰富了红外光子探测器的评价方法和优化方法。
红外光子探测器 特性参数 测试方法 分析方法 探测性能 infrared photodetectors characteristic parameters measuring method analysis method detection performance
1 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
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
4 山西大学物理与电子工程学院固体量子材料中心实验室, 山西 太原 030006
5 北京量子信息科学研究院, 北京 100193
设计制备了GaSb基I型InGaAsSb量子阱激光器,其激射波长为2。75 μm。五元势垒材料AlGaInAsSb有效降低了势垒的价带能级并提高了价带带阶,使量子阱发光波长红移至2。75 μm波段。通过优化分子束外延生长参数,得到了高发光效率的量子阱激光器外延材料,在此基础上设计并制备了腔长为1。5 mm、脊宽为50 μm、中心波长为2。75 μm的法布里-珀罗腔结构的激光器;所设计激光器可以实现室温连续激射,其最大输出功率为60 mW,阈值电流密度为533 A·cm -2。
激光器 锑化物 五元势垒量子阱 中红外波段
1 中国科学院半导体研究所 超晶格与微结构国家重点实验室, 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
利用高阶Bragg光栅成功制备出GaSb基DBR激光器, 避免了复杂的制备工艺.利用标准接触曝光制备出16阶和24阶Bragg光栅以及双沟脊条波导结构.16阶Bragg光栅器件在室温下实现了SMSR高达17.5 dB 的单模激光输出.CW状态下室温最大单模输出功率超过10 mW.随着注入电流变化, 器件表现出出色的波长稳定性.在整个注入电流范围内, 器件都保持单横模工作状态.24阶Bragg光栅器件室温SMSR为22.5 dB.器件的激射波长都在2.0 μm左右.
激光二极管 量子阱 红外 laser diodes quantum well infrared
1 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
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
GaSb基光泵浦半导体碟片激光器(OP-SDLs)可以获得高光束质量和高功率的红外激光输出, 是近年来新型中红外激光器件研究领域的热点。文中介绍了GaSb基光泵浦半导体碟片激光器增益芯片的外延结构和工作原理, 综述了2 μm波段GaSb基泵浦半导体碟片激光器的研究进展, 讨论了该类激光器的波长扩展、功率提升、实现窄线宽短脉冲发射和有效热管理关键问题, 评述了性能发展的主要技术方向和应用前景。
GaSb基光泵浦半导体碟片激光器 热管理 高光束质量 GaSb based optically pumped semiconductor disk las 2 μm 2 μm thermal management excellent beam quality 红外与激光工程
2018, 47(10): 1003004
1 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
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3~4 μm波段中红外激光器在工业气体检测、医学医疗和自由空间光通信等诸多领域具有十分重要的应用。目前锑化物半导体带间级联激光器是实现中红外3~4 μm波段的理想方案。带间级联激光器(Interband Cascade Laser,ICL)可以看做是通过电子和空穴复合产生光子的传统二极管激光器以及通过引入多个级联区来提高电子注入效率的子带间量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)的融合。文中概要介绍了带间级联激光器的基本工作原理, 阐述了国际上主要研究单位包括俄克拉荷马大学、美国海军实验室、德国伍兹堡大学等带间级联激光器的发展历史, 介绍了国内单位包括中国科学院半导体所研制成功带间级联激光器的性能, 分析了该类激光器设计制备技术难点和及性能进一步提升优化的技术方案。
带间级联激光器 二类W型量子阱 中红外 GaSb基 interband cascade laser type-ⅡW quantum well mid-infrared GaSb-based 红外与激光工程
2018, 47(10): 1003003
1 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
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
2 μm波段GaSb基大功率激光器在诸多领域具有广阔的应用前景,如气体探测、医疗美容、激光加工等。基于功率提升, 综述和讨论了2 μm波段GaSb基激光器结构的发展过程, 介绍了目前国内外的研究状况, 讨论和分析了GaSb基激光器提升功率、效率的主要技术问题。并详细介绍了该领域近年来在传统激光器中引入的两种新结构, 分析了其技术优势。指出目前2 μm波段GaSb基大功率激光器面临瓶颈, 并讨论了其发展趋势。
大功率半导体激光 GaSb基 high power semiconductor laser 2 μm 2 μm GaSb-based 红外与激光工程
2018, 47(5): 0503003
1 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
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
锑化物材料因为其天然的禁带宽度较小的优势, 是2~4 μm波段半导体光电材料和器件研究的理想体系。近年来, 国内外在锑化物大功率半导体激光器方面的研究取得了很大的进展, 实现了大功率单管、阵列激光器的室温工作。然而, 由于锑化物材料与常见的半导体单模激光器制备工艺的不兼容性, 只有少数几个研究单位和公司掌握了锑化物单模激光器的制备技术。文中介绍了锑化物单模激光器常用的侧向耦合分布反馈激光器的基本原理, 分析了其设计的关键技术, 回顾了锑化物单模激光器的设计方案和制备技术, 并针对国内外锑化物单模激光器主要研究内容进行了总结。
侧向耦合分布反馈激光器 量子阱 二阶布拉格光栅 laterally-coupled distributed feedback laser LC-DFB LC-DFB quantum well GaSb GaSb second-order Bragg grating 红外与激光工程
2018, 47(5): 0503002
1 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
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049,
基于InGaSb/AlGaAsSb材料体系, 制备出了一款高性能的镀膜激光器。为了性能对比, 同时制备了未镀膜激光器。未镀膜的器件在注入电流为3.0 A时, 室温连续模式下的输出功率达到300 mW, 最大插头效率为 8.3%。镀膜器件在注入电流为2.6 A时, 室温连续模式下的输出功率达到380 mW, 最大插头效率为15.6%; 另外, 在0.3~2.4 A的注入电流范围内, 镀膜器件的插头效率均大于10.0%, 激射波长均在2.0 μm附近。
激光器 红外 量子阱 锑化镓
1 北京航空航天大学 物理科学与核能工程学院,北京 1000191
2 中国科学院半导体研究所 超晶格实验室,北京 100083
3 中国科学技术大学 量子信息与量子科技前沿协同创新中心,安徽 合肥 230026
成功制备出室温激射波长为2 μm的GaSb基侧向耦合分布反馈量子阱激光器.采用全息曝光及电感耦合等离子体刻蚀技术制备二阶布拉格光栅.优化了光栅制备的刻蚀条件,并获得室温2 μm单纵模激射.激光器输出光功率超过5 mW,最大边模抑制比达到24 dB.
镓锑基 侧向耦合分布反馈 全息光刻 二阶布拉格光栅 GaSb-based laterally coupled distributed feedback laterally coupled distributed feedback (LC-DFB) LC-DFB holographic lithography second order Bragg grating
