1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏 南京 210094
2 内蒙古北方重工业集团有限公司技术中心,内蒙古 包头 014033
针对红外触发装置在经过长时间工作之后出现失稳现象,在分析红外触发装置工作原理的基础上,通过实验监测和分析手段得出如下结论:红外触发装置经长时间工作后,因温度累积导致温度上升,引起红外激光触发装置的光源——红外激光器阈值电流上升,而温度升高同时引起激光光源驱动恒流源输出电流降低,当时,红外激光器无法正常发出激光,输出功率不稳定,导致红外触发器失稳。在此研究基础上,通过提高恒流源的输出电流至最大阈值电流的1.44倍,即640 mA后,可保证在系统温度变化范围内,,红外激光器始终处于稳定发光状态,从而使红外触发装置也处于稳定工作状态。经过长时间的上电运行验证实验,红外触发器工作稳定,未发生误触发信号,较好解决了其失稳问题。此研究对提高红外触发装置的稳定性有重要的工程应用价值。
激光器与激光光学 红外激光器 恒流源 触发装置 阈值电流 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714009
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220206
1 华中科技大学武汉国家光电研究中心,湖北 武汉 430074
2 宁波元芯光电子科技有限公司,浙江 宁波 315000
3 浙江大学信息与电子工程学院,浙江 杭州 310058
4 武汉光迅科技股份有限公司,湖北 武汉 430074
5 中国科学院半导体研究所,北京 100083
介绍一种新型的850 nm单模面发射分布反馈激光器(SEDFB)。采用浅脊波导表面光栅结构提供足够的光反馈,采用含λ/4相移的二阶光栅在实现面发射的同时获得单纵模特性。采用方形氧化孔径构成无源分布布拉格反射镜(DBR)—有源分布式反馈区(DFB)—无源DBR三段结构,从而减小电流注入的有源区体积,获得了与垂直腔面发射激光器(VCSEL)类似的低阈值特性。对于50 μm有源区长度的SEDFB,其阈值电流为1.8 mA,当注入电流为6.5 mA时,SEDFB的边模抑制比(SMSR)高达47 dB。同时,该激光器在注入电流为9 mA的情况下获得了17 GHz的弛豫振荡频率。SEDFB实现了准圆形光斑的面发射输出,其远场光斑发散角的半峰全宽约为21°×26°。
激光器 半导体激光器 面发射激光器 分布反馈激光器 表面光栅 阈值电流 单模 中国激光
2022, 49(12): 1201006
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
由于半导体量子点具有很强的三维量子限制效应,量子点(QD)激光器展现出低阈值电流、高调制速率、高温度稳定、低线宽增强因子和高抗反射等优异性能,有望在未来高速光通信及高速光互连等领域有重要的应用。同时,量子点结构具有对位错不敏感的特性,使得量子点激光器成为实现硅光集成所迫切需求的高效光源强有力候选者。先简要综述1.3 μm半导体量子点激光器的研究进展,再着重介绍GaAs基量子点激光器在阈值电流密度、温度稳定性、调制速率和抗反射特性等方面展示出的优异特性,最后对在切斜Si衬底和Si(001)衬底上直接外延生长的量子点激光器进行介绍。
激光器 半导体激光器 量子点 硅基 阈值电流
1 西北核技术研究院 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 湘潭大学 材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411105
半导体激光器(LD)工作在空间辐射或核辐射环境中时, 会受到辐照损伤的影响而导致器件性能退化。文章回顾了不同时期研制的LD(从早期的GaAs LD到量子阱LD和量子点LD)在辐照效应实验方面的研究进展, 梳理了国际上开展不同辐射粒子或射线(质子、中子、电子、伽马射线)诱发LD辐射敏感参数退化的实验规律, 分析总结了当前LD辐照效应实验方法研究中亟待解决的关键技术问题, 为今后深入开展LD的辐照效应实验方法、退化规律、损伤机理及抗辐射加固技术研究提供理论指导和实验技术支持。
半导体激光器 辐照损伤 总剂量效应 位移效应 阈值电流 斜率效率 laser diode radiation damage total ionizing dose effects displacement effect threshold current slope efficiency
北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
电流的侧向限制对半导体激光器具有重要意义,在半导体激光器有源区加入侧向限制结构一方面可以实现侧向限制,另一方面可以在一定范围内降低阈值电流密度。但是常规的侧向限制方法无论是侧向波导结构还是浅隔离槽结构都无法高效地抑制电流的侧向扩展。设计了新型的深隔离槽结构,利用Comsol软件仿真模拟侧向限制,发现深度超过外延层厚度的深隔离槽结构能更有效地提高电流的注入效率。在工艺中利用感应耦合等离子体刻蚀在距离脊型台两侧100 μm的位置刻蚀深度为4 μm的深隔离槽。实验结果表明,工作电流为5 A时,腔长4 mm具有深隔离槽结构的半导体激光器芯片输出功率为 3.6 W,阈值电流为0.3 A,阈值电流密度为78.95 A/cm2。结果表明新型深隔离槽结构可以有效抑制电流的侧向扩展。
激光器 大功率半导体激光器 侧向限制 Comsol仿真 低阈值电流密度 激光与光电子学进展
2017, 54(7): 071403
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
通过金属有机化学气相淀积(MOCVD)和半导体后工艺技术制备了852 nm半导体激光器, 它在室温下的阈值电流为57.5 mA, 输出的光谱线宽小于1 nm。测试分析了激光器的输出光功率、阈值电流、电压、输出中心波长随温度的变化。测试结果表明, 当温度变化范围为293~328 K时, 阈值电流的变化速率为0.447 mA/K, 特征温度T0为142.25 K, 输出的光功率变化率为0.63 mW/K。通过计算求得理想因子n为2.11, 激光器热阻为77.7 K/W, 中心波长漂移速率是0.249 29 nm/K, 实验得出的中心波长漂移速率与理论计算结果相符。实验结果表明, 该半导体器件在293~303 K的温度范围内, 各特性参数能够保持相对良好的状态。器件如果工作在高温环境, 需要添加控温设备以保证器件在良好状态下运行。
852 nm半导体激光器 温度特性 阈值电流 特征温度 852 nm semiconductor laser temperature characteristic threshold current characteristics of the temperature
北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾,设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器,该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6 μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺,制备了980 nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下,4 mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5 mA,垂直发散角为15.6°,注入电流为25 A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明:所设计的半导体激光器在有效地拓展光场,实现大光腔结构的同时,保证了激光器具有较低的阈值电流。
激光器 半导体激光器 大光腔 阈值电流密度 垂直发散角