1160 nm波段垂直外腔面发射半导体激光器(VECSEL)是医用橙黄激光的基频光源,但是其发光区的高应变InGaAs量子阱会引起严重的应变积累效应,限制高功率输出。提出一种在单个发光区内采用GaAsP材料对高应变InGaAs量子阱进行二次补偿的方法,保证发光区内的光学吸收层具有高的材料生长质量。提出含Al吸收层的结构,以降低GaAsP势垒引起的能带阻挡效应,提高了发光区光生载流子的注入效率。所制备的VECSEL器件激光波长为1160 nm,输出功率达1.02 W,并获得圆形对称的输出光斑形貌,光斑在正交方向上的发散角分别为10.5°和11.9°。

An edge emitting laser with two symmetrical near-circular spots located far field (FF) is demonstrated using tapered double-sided Bragg reflection waveguides (BRWs). The BRWs consist of six pairs of top p-type and bottom n-type Al0.1 Ga0.9 As/Al0.3 Ga0.7As Bragg reflectors with a period thickness of 850 nm. The device has a 4o tapered angle configuration and exhibits two stable circular beams with a separation angle of 52o. Typical FF angles of 5.87o and 7.8o in the lateral and vertical directions, respectively, are achieved. The lateral FF angle in the ridged section is independent of the injection current (>0.8 A) because of narrow ridge (~10 \mu m) confinement. By contrast, the FF angle in the tapered section shows an increase rate of 1.2–1.66o/A. The periodic modulation of the lasing wavelength is observed to be sensitive to self-heating effects.

报道了一种采用非对称布拉格反射波导结构的边发射半导体激光器，激光器n型波导采用分布布拉格反射镜，光场通过光子带隙效应限制在低折射率中心腔内，这可有效扩展光模式尺寸并保持稳定的模式特性。激光器p面则利用全反射原理进行光限制，减小了光场与p型区的交叠，从而使器件电阻和内部损耗降低。制备的3 μm条宽、未镀膜及未封装的器件在室温条件下，连续和脉冲工作总输出功率分别可超过160 mW和400 mW，最高功率受热扰动限制。激光器激射波长为995 nm，阈值电流特征温度为121 K。计算和测量的垂直方向远场光斑证明了器件工作于光子晶体缺陷模式。

理论分析了温度对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)工作性能的影响，利用VCSEL的增益腔模失配理论设计了适用于高温环境下工作的VCSEL外延结构并对该结构进行了外延生长及工艺制备。理论分析表明，采用势垒高度大于0.25 eV的量子阱有源区结构可以缓解高温工作时器件的载流子泄漏问题。设计了室温下增益腔模偏离为11 nm的器件结构。理论分析表明，在320 K时与器件腔模对应的增益谱波长具有最大的光增益，此时器件具有最小的阈值电流。对分布式布拉格反射镜（DBR）的反射率进行了优化以进一步减小器件阈值电流。采用了一种自平坦化的台面工艺结构制作了7、9、13 μm三种不同氧化口径的器件，器件在室温下的阈值电流分别为1.95、2.53、2.9 mA，最大出光功率分别为0.31、1.11、1.04 mW，并且输出功率的高温稳定性较好。随工作温度的升高，器件阈值电流先减小后变大，在320～330 K时器件阈值达到最小值，与理论分析一致。

研究了生长温度和中断时间对AlGaInAs/AlGaAs量子阱外延质量的影响，并使用金属有机化合物汽相沉积(MOCVD)外延生长了AlGaInAs/AlGaAs量子阱和852 nm半导体激光器。通过使用反射各向异性谱(RAS)和光致发光谱在线监测和研究了AlGaInAs/AlGaAs界面的外延质量。研究结果表明高温生长可以导致从AlGaInAs量子阱层到AlGaAs势垒层的In析出现象。通过优化生长温度和在AlGaInAs/AlGaAs界面处使用中断时间，可以有效抑制In析出，从而获得AlGaInAs/AlGaAs陡峭界面。使用优化后的外延生长条件，外延生长了整个852 nm半导体激光器，使用RAS在线监测了激光器的外延生长过程，可以有效地分辨出不同外延层和生长阶段。