1 长春理工大学理学院高功率半导体激光器国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
为实现894.6 nm低阈值、高稳定性、单模激光输出,设计了具有不同台面刻蚀结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)器件,研究了台面直径和氧化孔结构对器件激射性能的影响。研究结果表明: VCSEL台面直径越大,阈值电流越大;氧化孔径越偏向圆形,边模抑制比越高。制备了氧化孔为圆形、直径为4.4 μm的VCSEL器件,该器件在70~90 ℃工作温度及0.6 mA驱动电流下实现了894.6 nm单模激光输出,边模抑制比高于35 dB。
激光器 垂直腔面发射激光器 台面结构 氧化孔 激射性能 边模抑制比
垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)限制电流流入的方式有许多种, 其中氧化孔径(电流注入孔径)限制法制备工艺简单, 成为普遍选用的方式。模拟结果显示, 对于氧化孔径限制VCSEL,在氧化孔径边缘处电流密度最大。模拟P型电极内环半径对注入孔径电流密度的影响, 结果表明P型电极内环半径越大, 器件氧化孔径边缘的电流密度越大, 对应的器件工作电压越大, 输出光功率越低。综合考虑器件结构的光场分布和发散角分布, 计算器件表面光斑面积, 得到P型电极内环半径的最优值为8 μm。
激光器 垂直腔面发射激光器 氧化孔径 电流密度 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101402
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
采用PICS3D软件建立了850nm氧化限制型垂直腔面发射激光器(VCSEL)的仿真模型, 通过优化量子阱有源区的阱和垒的个数、合理选取分布式布拉格反射镜(DBR)的材料以及对数, 设计了一种850nm氧化限制型VCSEL。在10μm氧化孔径下, 与商用的850nm氧化限制型VCSEL相比, 其阈值电流从1.8mA降至1.5mA, 斜率效率从0.3W/A提升到0.65W/A。
垂直腔面发射激光器 量子阱 氧化孔径 阈值电流 斜率效率 vertical cavity surface emitting laser quantum well oxide aperture threshold current slope efficiency
1 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
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
为了在制作垂直腔面发射激光器(VCSEL)时选择合适的氧化孔径尺寸，以获得较好的光束质量和较高的输出功率，对具有不同氧化孔径的单管器件的热特性进行了实验研究。通过控制氧化时间，制作了氧化孔径分别为415、386、316 μm的单管器件，台面直径和P型接触电极直径均为450 μm和400 μm。针对3种器件在室温连续工作条件下不同的输出特性，对它们的热阻进行了实验测量，发现氧化孔径越小时器件热阻越大。通过对比电流、波长及温度的关系，得到了由电流引起的自热效应给3种器件带来的温升情况。注入电流为1 A时，氧化孔径为415 μm的器件温度为32.4 ℃，氧化孔径为386 μm的器件温度为35.2 ℃，氧化孔径为316 μm时，器件的温度高达76.4 ℃。
激光器 垂直腔面发射激光器 氧化孔径 热阻 温升
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室, 长春 130022
2 中国人民解放军装甲兵技术学院, 长春 130117
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.
垂直腔面发射激光器 湿法氧化 X射线能谱分析 氧化限制孔径 VCSEL Wet oxidation X-ray micro-analyses Oxide-aperture
