摘要：搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。

摘要：基于分离的非对称大光腔结构,对激射波长为905nm的外延叠层三有源区大功率脉冲半导体激光器的外延结构进行优化设计。通过优化近场光场模式、自由载流子吸收损耗、相邻发光区之间距离以及掺杂浓度分布等关键参数,提高了器件的脉冲峰值功率,降低了内损耗和远场垂直发散角。研制的1mm腔长、100μm条宽的三有源区大功率半导体激光器,经由150ns脉宽和6.67kHz重复频率的脉冲测试,在34.5A脉冲电流强度驱动下实现了122W的脉冲峰值功率输出。器件的斜率效率为3.54 W/A,单个发光区实现了折合91.75%的内量子效率和2.05cm-1的内损耗,水平方向和垂直方向上的半峰全宽远场发散角分别为7.8°和27.6°。

摘要：初步设计14xxnm锥形增益区脊形波导量子阱激光器材料和器件结构,利用MOCVD生长14xxnmIn-GaAsP/InP量子阱激光器外延片,引入腔破坏凹槽(cavity-spoilinggrooves)将有源层刻蚀断以隔离从锥形区反向传输回的高阶模,进一步改善远场光束质量.保持总腔长1900μm不变,改变脊形区的长度,其长度分别为450,700和950μm.对比三种情况的最高输出功率和远场特性,发现LRW=700μm时,器件特性参数和远场光束质量最优,斜率效率为0·32W/A,饱和输出功率为1·21W,其远场为近衍射极限的高斯分布,发散角为29°×9·6°.当固定脊形区长度为700μm,改变锥形区长度,发现当锥形区长度为1000μm时,器件特性参数进一步提高,斜率效率达0·328W/A,饱和输出功率为1·27W,远场仍为近似高斯分布.

摘要：为了突破多单发射区半导体激光器光纤耦合模块设计过程中空间合束法遇到的合束功率及光功率密度无法上升的瓶颈,得到多单发射区半导体激光器光纤耦合模块更优参数的光束输出,同时完成单一激光器光纤耦合模块泵浦多种激光器的目标,结合ZEMAX光学设计软件及Solidworks工程设计软件设计并制作了一种由6支、可输出2种波长分别为915 nm及974 nm的单发射区半导体激光器组成的光纤耦合模块。该模块的实现过程包括微透镜光束快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦,最终耦合进数值孔径为0. 22、光纤芯径为105μm的普通光纤,测试结果表明该模块光纤输出光功率达到了46 W,2种波长均在光纤输出光束中检测到,且光纤耦合效率高于83%。使用ANSYS软件对模块进行散热分析,结果显示,模块正常使用后最高温升至37℃,在正常使用温度范围内,表明模块的散热性能良好,具备实际应用的可行性。

摘要：理论分析了p型波导层厚度对半导体激光器阈值电流、内损耗以及串联电阻的影响,优化得到该参数对器件电光转换效率的影响。由此设计了波导结构,并制作了波长为980nm非对称高效率半导体激光器。器件的光电特性测试为:腔长为1500μm,20%占空比的巴条的阈值电流以及串联电阻分别为7.3 A和4.8 mΩ,内损耗低至0.78 cm-1。微通道封装1 cm激光二极管列阵连续工作条件下最大电光转换效率为63.2%,相应的斜率效率和输出光功率分别为1.17 W/A和36.2 W,最大输出功率可达139.6 W。实验结果表明:通过优化p型波导层厚度,有效地提高器件电光转换效率。

摘要：905 nm多有源区激光器主要用作车载激光雷达的信号源。为了进一步降低激光器的阈值电流、提高斜率效率,对激光器芯片结构进行优化。在非对称大光腔波导外延结构的三有源区激光器中引入隔离沟道结构,通过控制隔离沟道的刻蚀深度和间距来抑制电流的横向扩散效应,提升器件性能。所制备的腔长为1 mm、电极宽度为110μm、沟道刻蚀深度为7.0μm,间距为125μm的三有源区器件,能够将阈值电流降低到0.64 A,得到3.58 W/A的斜率效率,并在0.1%电流脉冲占空比的工作条件下获得134 W的峰值功率。

摘要：为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块,设计出新型光纤激光器泵浦模块,基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块。将经快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦的光束耦合进入芯径105μm、数值孔径0.22的普通光纤,最终得到尾纤输出端高于357.91 W的输出功率,光纤耦合效率为99.42%,光功率密度为27.24 MW/cm^2-stras。为了验证模块的实际操作的可行性,分析了光纤端面法线与入射光束之间的夹角对耦合效率的影响,结果显示该夹角对模块的耦合效率影响较小。同时,应用ANSYS软件对模块散热情况的分析结果可知,模块散热性能良好。故该模块各项性能良好,可靠性较高,实现了高功率、高亮度、多波长的多单管半导体激光器光纤耦合模块的设计目的。

摘要：为了改善9xx nm高功率半导体激光器的性能,对n包层和p包层的掺杂分布进行了调整,以减小激光器的内部损耗。同时为了减小有源区载流子的泄漏,在有源区和波导层之间引入了高能量带隙GaAsP。设计并制作了内部损耗为1.25 cm-1的高功率激光器。器件可靠性工作的最大输出功率为26.5 W。当输出功率为10.5 W时,最大电光功率转换效率为72.4%,斜率效率为1.16 W/A。

摘要：利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics分别对不同厚度焊料以及不同厚度WCu次热沉封装的大功率半导体激光器巴条进行模拟。结果表明:无论是In焊料还是AuSn焊料,其最大热应力均产生于WCu次热沉与Cu热沉界面处;相同厚度In焊料和AuSn焊料封装的激光器管芯热应力分别为3.57 GPa和3.83 GPa,光谱峰值处波长分别为800.5 nm和798 nm;降低焊料的厚度,有利于减小激光器管芯内部的热应力和温度,但焊料厚度过薄,则可能会导致激光器管芯焊接不牢或焊料分布不均匀、焊料层内部出现空洞等现象,因此焊料厚度的选择应从整体进行考虑;随着WCu次热沉厚度的增加,激光器芯片受到的热应力变小,但管芯温度升高,WCu次热沉的最优厚度为380μm。本研究结果为优化设计大功率半导体激光器巴条的封装提供了依据,对实际生产具有指导意义。

摘要：半导体分布反馈(DFB)激光器的核心工艺之一是分布反馈光栅的制作,设计了808 nm DFB激光器的一级光栅结构。利用纳米压印技术与干法刻蚀附加湿法腐蚀制作了周期为120 nm的梯形布拉格光栅结构,使用MATLAB和Pics3D软件模拟了一次外延结构的光场分布和能带图。通过优化湿法腐蚀所用腐蚀液各组分比例、腐蚀温度、腐蚀时间等条件,得到了理想的湿法腐蚀工艺参数。扫描电子显微镜表征显示,光栅周期为120 nm,光栅深度约为85 nm,占空比约为47%,光栅边缘线条平直,表面平滑,周期均匀。创新型的引入湿法腐蚀工艺和腐蚀牺牲层使光栅表面的洁净度得到保证,提高了二次外延质量的同时,也为进一步制作DFB激光器高性能芯片奠定了良好的基础。