摘要：研发了小发散角的900 nm波长四叠层隧道结大功率脉冲激光器芯片,设计了大出光面的四叠层材料结构。对比常规的三叠层隧道结激光器,该结构在垂直方向发散角减小的同时,斜率效率和功率均有大幅提升。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法实现外延材料的生长,通过半导体激光器制作工艺制成条宽为220μm、腔长为800μm的脉冲激光器芯片,再封装成器件并对其进行测试。测试结果表明,在25℃下,脉冲宽度为100 ns、重复频率为10 kHz、电流为50 A时,激光器输出功率可达150 W,此时远场的垂直发散角为22°。

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：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。