The enlargement of the emitting aperture is usually one of the important methods of increasing verticalcavity surface-emitting laser (VCSEL) optical output power. However, in a VCSEL with a larger aperture, the inhomogeneity in the injected current often causes inhomogeneous or even no emission. To solve this problem and to increase VCSEL output power, as well as to improve its thermal characteristics, we develop a new type of injected VCSEL with a larger aperture and a reticular electrode, where the conventional circular injection electrode of the P side is turned into a reticular one, and the heat sink is on the N side. The tests of the new VCSEL show an improvement in homogeneity in not only the injected current but also the emission intensity. The optical output power is also considerably increased, and the device optoelectronic performance is improved.

为实现对垂直腔面发射半导体激光器氧化孔径的精确控制, 提高其光电特性, 对湿法氧化工艺进行了实验研究.在不同的氧化温度下, 对相同结构的垂直腔面发射半导体激光器模拟片进行湿法氧化.采用X射线能谱分析仪, 对氧化后模拟片的氧化层按不同的氧化深度对其氧化生成物进行检测.依据氧化生成物中氧元素组分浓度的变化, 对氧化过程进行了分析与讨论, 推导出在一定的温度下, 氧化速率随时间变化的一般规律.提出了在垂直腔面发射半导体激光器的湿法氧化工艺过程中, 适当降低氧化温度, 延长氧化时间, 可减小氧化限制孔径的控制误差,提高氧化工艺的准确性与稳定性.

为实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)氧化孔径的精确控制，对垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的氧化速率规律进行了实验研究。在不同的温度下对垂直腔面发射激光器样品进行湿法氧化，氧化后采用扫描电镜(SEM)对氧化层不同氧化深度处生成物组成进行了微区分析。结果表明在不同氧化深度处氧化生成物各元素的组分含量不同，尤其氧元素的组分含量差别较大。分析和讨论了氧化不同阶段的反应类型和反应生成物，并建立了氧化速率随时间变化的数学模型，推导出在湿法氧化过程中，氧化速率随时间按指数规律变化，指出在一定的温度下，氧化时间越长，氧化速率越趋于稳定; 适当降低氧化温度，延长氧化时间可提高氧化工艺的可控性与准确性。

选择性氧化工艺已经成为制备高性能垂直腔面发射激光器(VCSEL)的关键技术,氧化后形成的氧化层提供了良好的电限制和折射率导引,但选择性氧化速率是呈线性规律还是抛物线规律仍存在很大的争议。在多种温度条件下,做了环形沟槽和环形分布孔的氧化实验,这是在垂直腔面发射激光器中采用的两种结构。实验结果表明,氧化窗口形状对氧化速率的影响也依赖温度条件,并对这种实验现象给出了定性解释。

从InGaAsP－InP单量子阱激光器结构分析入手，采用自行设计的热封闭系统对808nmInGaAsP－InP单量子阱激光器热特性进行了研究．实验表明，在23－70℃的温度范围内，器件的功率由1．74W降到0．51W，斜率效率由1．08W／A降到0．51W／A．实验测得其特征温度T₀为325K．激射波长随温度的漂移dλ／dT为0．44nm／℃．其芯片的热阻为3．33℃／W．

研究了Al_xGa_1－xAs／GaAs材料中高Al组份的Al_xGa_1－xAs层在400～500℃与水汽发生氧化反应的氧化特性。许多影响因素，如待氧化层厚度、组分、氧化温度、气体流量都不同程度影响氧化速率，影响到氧化物限制工艺的整体质量。实验得到Al_xGa_1－xAs中x值、厚度、氧化温度等因素与氧化速率有关，并发现气流量对Al_xGa_1－xAs层的氧化过程有重要的影响，实验测定了气流量与Al_xGa_1－xAs层氧化速率的关系。

采用一种新工艺制作了垂直腔面发射激光器(VCSEL)，即用开环分布孔取代以往的环形沟道作为氧化物限制技术的注入窗口。因开环分布孔间形成多个桥，为电注入提供了天然的桥状通道，解决了电极过沟断线问题。这种新结构器件的输出功率约为以往结构器件的1.34倍。在20 ℃～80 ℃范围内，对器件的输出功率、阈值电流及波长漂移性进行了研究。60 ℃时最大输出光功率可达到6 mW。激射波长随温度升高呈线性变化，且向长波方向移动，速率为0.06 nm/℃。由实验结果计算出器件的热阻为1.96 ℃/mW。

在偏〈111〉A 2°的GaAs (100) 衬底上生长了Al0.9Ga0.1As /Al0.2Ga0.8As周期结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)外延片.P 型DBR的周期数为24.5对,N型DBR的周期数为34.5对.用光荧光 (PL) 谱、扫描电子显微镜 (SEM)和X射线双晶衍射 (XRD) 方法对VCSEL的光学特性和结构特性进行了分析.室温量子阱材料的PL谱峰值波长为837.0 nm,半高宽达到28.9 nm.在X射线双晶衍射回摆曲线中,除了"0"级衍射峰外,还观察到一级和二级卫星峰."0"级双晶衍射峰的半高宽为12.56弧秒(″),衬底GaAs的衍射峰半高宽为11.79″."0"级衍射峰半高宽与衬底GaAs的衍射峰半高宽比较接近,表明晶格具有很高的完整性.实验结果表明腔模波长为837.2 nm,腔模波长与PL谱峰值波长相匹配.

采用有限差分法(FDM)对使用Cz(Czochralski)法生长Nd:YAG激光晶体过程中熔体内和晶体内Nd 3+浓度场进行数值模拟研究。首先给出了Nd:YAG晶体生长系统的数学模型，然后对上述数学模型进行无量纲化处理，最后给出相应的边界条件，使用有限差分法求解上述方程。应用上述方法编制仿真程序，仿真了改变工艺条件后熔体内和晶体内Nd3+浓度场的变化情况，分析了各种工艺条件对上述场量变化的影响。

采用有限差分法对使用Cz(Czochralski)法生长Nd:YAG激光晶体过程中熔体和晶体中的温度场进行数值模拟研究。首先给出了Nd:YAG晶体生长系统的数学模型，然后对上述数学模型进行无量纲化处理，最后给出相应的边界条件，使用有限差分法求解上述方程。应用上述方法编制仿真程序，仿真了改变工艺条件后熔体和晶体温度场的变化情况，分析了各种工艺条件对温度场变化的影响。