摘要：短距离激光雷达技术应用广泛,但是要求器件的发散角比较小。针对器件的发散角,通过商用软件和波导模拟软件,设计850nm GaAs/AlGaAs扩展波导外延材料结构。采用非对称波导结构设计,有助于降低内部光学损耗,提高激光器的斜率效率,降低激光器功耗。通过优化腐蚀阻挡层GaInP的掺杂浓度,消除能带不连续导致器件电压升高问题。采用MOCVD生长了带有腐蚀阻挡层的AlGaAs/GaAs非对称扩展波导外延片,并制作成条宽2.5μm、腔长1mm的激光器芯片。测试结果表明,室温条件直流条件测试下,阈值电流为35mA,斜率效率为1.2 W/A,输出功为200mW@200mA,快轴发散角测试为15°。

摘要：针对铷原子能级跃迁对光谱的特殊需求,设计并制备了795 nm单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)。根据对VCSEL的光场和模式的分析和计算结果,设计了单模VCSEL芯片结构。采用MOCVD技术生长了外延结构,制备了不同有源区直径的氧化限制型VCSEL芯片并进行了测试。当有源区直径从6μm减小到3μm时,VCSEL芯片的边模抑制比(SMSR)由8.76 d B增加到34.05 d B,阈值电流由0.77 m A减小到0.35 m A。有源区直径为6,5,4和3μm的VCSEL芯片的输出功率分别为0.37,0.46,0.58和0.44 m W,有源区直径为4μm的VCSEL芯片的远场为圆形光束,发散角为15°。85℃时3.5μm有源区直径的VCSEL芯片输出功率为0.125 m W,激射波长为795.3 nm。室温3 d B带宽大于8 GHz,满足了铷原子传感器对VCSEL单模光谱、输出功率及调制速率的要求。

摘要：二极管是定向检波器的重要组件,提高定向检波器的检波灵敏度,需要降低二极管的开启电压。而平面掺杂势垒(PDB)二极管具有极低的势垒高度,适合制作定向检波器。设计了GaAs平面掺杂势垒二极管的材料结构,并采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)方法对其进行外延生长。对PDB二极管的物理模型进行了理论分析。通过模拟计算和实验分析了本征层厚度和p层的面电荷密度对PDB二极管I-V特性的影响。通过实验设计优化了材料结构参数,测试了其I-V特性,使PDB二极管的开启电压降低到了0.06 V,将此样品应用到定向检波器中测得检波灵敏度为20~25 mV/mW。

摘要：直腔面发射激光器(VCSEL)具有边发射半导体激光器不可比拟的优点,作为最早商业化的VCSEL器件,850nm VCSEL目前的应用领域已经相当广泛,但国内目前该领域仍处于起步状态,本文对850nm VCSEL外延材料各部分进行了分析和设计,并通过PICS3D(Photonic Integrated Circuit Simulator in 3D)等工具对于850nm VCSEL外延材料结构进行了模拟,用金属有机化合物气相外延(MOCVD)生长出了完整的材料结构,并对于材料测试结果和芯片测试结果进行了分析。

摘要：研制了一款大功率900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器。针对高功率900 nm隧道级联激光器存在的光学灾变损伤(COD)和工作电压高等问题,通过Lastip软件和波导模拟软件,设计并优化了900 nm超大光腔三叠层隧道级联激光器的材料结构。对比扩展波导激光器结构的性能,超大光腔结构提高了三叠层隧道级联激光器输出光功率,降低了工作电压。采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长了900 nm三叠层隧道级联激光器材料,并制作成条宽200μm、腔长800μm的激光器芯片,采用金属管壳封装制成激光器单管。测试结果表明,室温下,在频率10 kHz、脉宽100 ns、工作电流30 A时,器件输出功率约85 W,室温条件下器件老化595 h,输出功率基本不降低。