Tianjiang He 1,2Suping Liu 1,*Wei Li 1,2Li Zhong 1,2[ ... ]Zhennuo Wang 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Research Center for Optoelectronic Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 College of Materials Science and Optoelectronics, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Output power and reliability are the most important characteristic parameters of semiconductor lasers. However, catastrophic optical damage (COD), which usually occurs on the cavity surface, will seriously damage the further improvement of the output power and affect the reliability. To improve the anti-optical disaster ability of the cavity surface, a non-absorption window (NAW) is adopted for the 915 nm InGaAsP/GaAsP single-quantum well semiconductor laser using quantum well mixing (QWI) induced by impurity-free vacancy. Both the principle and the process of point defect diffusion are described in detail in this paper. We also studied the effects of annealing temperature, annealing time, and the thickness of SiO2 film on the quantum well mixing in a semiconductor laser with a primary epitaxial structure, which is distinct from the previous structures. We found that when compared with the complete epitaxial structure, the blue shift of the semiconductor laser with the primary epitaxial structure is larger under the same conditions. To obtain the appropriate blue shift window, the primary epitaxial structure can use a lower annealing temperature and shorter annealing time. In addition, the process is less expensive. We also provide references for upcoming device fabrication.
catastrophic optical damage primary epitaxial structure impurity-free vacancy disordering quantum well intermixing non-absorption window 
Journal of Semiconductors
2023, 44(10): 102302
何林安 1,2周坤 1,2张亮 1,2李弋 1,2[ ... ]唐淳 1,2
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室,四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
设计并制备了一款780 nm半导体激光器,并进行了外腔反馈锁模研究。利用金属有机化学气相沉积技术制备了激光器外延层,采用GaAsP/GaInP作为量子阱/波导层有源区,限制层采用低折射率AlGaInP材料。采用超高真空解理钝化技术,在激光器腔面蒸镀无定形ZnSe钝化层。未钝化器件在输出功率2.5 W时发生腔面灾变损伤(COD),钝化后器件未发生COD现象,电流在10 A时输出功率10.1 W,电光转换效率54%。体布拉格光栅(VBG)外腔锁定前后,器件的光谱半峰全宽分别为2.6 nm和0.06 nm,VBG变温调控波长范围约230 pm。
半导体激光器 腔面灾变损伤 光谱调控 ZnSe 外腔反馈 semiconductor lasers catastrophic optical damage spectral adjustment ZnSe external cavity feedback 
强激光与粒子束
2021, 33(9): 091001
胡海 1,2,3仇伯仓 1,2,3何晋国 1,2,3汪卫敏 2[ ... ]白雪 2
作者单位
摘要
1 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
2 深圳瑞波光电子有限公司, 广东 深圳 518055
3 广东省光机电一体化重点实验室, 广东 深圳 518057
设计并制作了波长为976 nm的宽条大功率半导体激光芯片。采用非对称宽波导外延结构设计及金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料。制备了190 μm发光区宽度、4 mm腔长、976 nm波长的半导体激光芯片,并将其封装为COS器件。测试结果表明:封装器件在室温下的阈值电流为1.05 A,斜率效率为1.12 W/A,最高电光转换效率可达到68.5%; 在40 ℃、19.5 W功率输出时的电光转换效率可以达到60%; 9个器件在40 ℃和15 A电流下老化4740 h后,无一失效,而且老化前后的功率-电流曲线和光谱没有变化,证明该激光芯片具极高的稳定性和可靠性。
激光器 半导体激光器 电光转换效率 亮度 腔面灾变功率 
中国激光
2018, 45(8): 0801006
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京100049
利用电致发光(EL)的方法, 研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初, 我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而, 通过EL实验, 发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤, 而内部发生了突然光学灾变(COBD), 为工艺的进一步改善指明了方向。对90只发生COD的激光器进行EL成像, 发现暗线缺陷(DLD)起始于腔面或是激光器内部。DLD是严重的非辐射复合区, 通常沿着有源区延伸出几个分支, 造成激光器功率急剧下降。详细分析了不同COD模式的特征并进行了对比。并进一步分析了两种典型COD模式发生的原因, 然后给出了抑制COD和提高大功率半导体激光器性能的建议。
大功率半导体激光器 失效模式分析 电致发光 突然光学灾变 暗线缺陷 high-power diode lasers failure mode analysis electroluminescence catastrophic optical damage dark line defect 
发光学报
2018, 39(2): 180
王鑫 1,2,*赵懿昊 1朱凌妮 1侯继达 1,2[ ... ]刘素平 1
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京 100083
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高915 nm半导体激光器腔面抗光学灾变的能力, 采用基于SiO2薄膜无杂质诱导量子阱混合法制备符合915 nm半导体激光器AlGaInAs单量子阱的非吸收窗口.研究了无杂质空位诱导量子阱混合理论及不同退火温度、不同退火时间、SiO2薄膜厚度、SiO2薄膜折射率、不同盖片等试验参数对制备非吸窗口的影响, 并且讨论了SiO2薄膜介质膜的多孔性对无杂质诱导量子阱混合的影响.实验制备出蓝移波长为53 nm的非吸收窗口, 最佳制备非吸收窗口条件为退火温度为875℃, 退火时间为90s, SiO2薄膜折射率为1.447, 厚度为200 nm, 使用GaAs盖片.
半导体激光器 光学灾变 量子阱混杂 非吸收窗口 薄膜 Semiconductor laser Catastrophic optical damage Quantum well intermixing Non-absorbing window Film 
光子学报
2018, 47(3): 0314003
作者单位
摘要
1 山东华光光电子股份有限公司, 山东 济南 250101
2 济南大学物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
3 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
通过对大功率激光器腔面光学灾变损伤的研究, 分析了激光器腔面镀膜的损伤机理。为了提高激光器的输出功率, 采用TiO2替换Si作为高折射率材料, 建立非标准膜系降低电场强度, 同时优化膜层材料的粗糙度, 并采用离子源进行清洗和助镀, 有效提高了激光器的腔面光学灾变损伤阈值。结果表明, 所制作的808 nm激光器, 最大连续输出功率达到13.6 W。
激光器 光学灾变损伤 腔面镀膜 808 nm波长 
中国激光
2018, 45(1): 0101013
刘斌 1,2,*刘媛媛 3
作者单位
摘要
1 司法文明协同创新中心, 北京 100088
2 证据科学教育部重点实验室, 中国政法大学, 北京 100088
3 中国科学研究院半导体研究所,北京 100083
介绍了高功率980 nm 脊型波导半导体激光器的设计及制造。为了减少腔面处的光功率密度,设计了宽波导结构。利用常规工艺获得了最大500 mW 输出的器件,同时灾变光学损伤阈值达到了560 mW。
激光器 980 nm 半导体激光器 可靠性 宽波导 灾变性光学损伤 
激光与光电子学进展
2015, 52(9): 091404
作者单位
摘要
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
提出了一种基于腔面非注入区的新型窗口结构, 通过腐蚀高掺杂欧姆接触层, 在腔面附近引入电流非注入区, 限制载流子注入腔面, 减少载流子在腔面处的非辐射复合, 提高了激光器腔面的光学灾变性损伤(COD)阈值。同时, 引入脊型波导结构, 降低了光束的水平发散角。采用该结构制作的器件在功率达到22W时仍未出现COD现象, 而无腔面非注入区结构的器件输出功率达到18W时腔面发生COD。同时, 采用该结构制作的器件在工作电流为12A时其光束的水平发散角约为10°, 而常规电流非注入区结构的器件在相同的工作电流下其光束水平发散角约为15°。
电流非注入区 脊型波导 光学灾变性损伤 发散角 non-injection regions ridge waveguide catastrophic optical damage (COD) divergence angle 
半导体光电
2014, 35(1): 26
作者单位
摘要
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
研究分析了980 nm半导体激光器的腔面温度特性。半导体激光器腔面光学灾变损伤(COD)是限制器件寿命和高功率输出的主要因素,通过分析腔面热源,建立腔面温度分布模型,分析了腔面温度场分布。设计了以金刚石为钝化膜的腔面增透膜和高反膜,模拟和对比了镀有金刚石钝化膜与未镀金刚石钝化膜的980 nm半导体激光器腔面温度特性。分析结果表明,镀有金刚石钝化膜比未镀金刚石钝化膜的器件的腔面温度低9.0626 ℃。因此在980 nm半导体激光器腔面镀金刚石钝化膜能够有效降低腔面温度,提高腔面COD阈值。
激光器 半导体激光器 光学灾变损伤 腔面温度 金刚石 
中国激光
2013, 40(11): 1102004
作者单位
摘要
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
为提高940 nm半导体激光器抗灾变性光学损伤(COD)能力,采用无杂质空位量子阱混杂技术制备了带有无吸收窗口的940 nm GaInP/GaAsP/GaInAs半导体激光器。借助光致发光光谱分析了退火温度和介质膜厚度对GaInP/GaAsP/GaInAs单量子阱混杂的影响;通过电化学电容电压(EC-V)方法检测了经高温退火后激光器外延片的掺杂浓度分布的变化情况。实验发现,在875 ℃快速热退火条件下,带有磁控溅射法制备的200 nm厚的SiO2盖层样品发生蓝移达29.8 nm,而电子束蒸发法制备的200 nm厚TiO2样品在相同退火条件下蓝移量仅为4.3 nm。两种方法分别对蓝移起到很好的促进和抑制作用。将优化后的条件用于带有窗口结构的激光器器件制备,其抗COD能力提高了1.6倍。
激光器 非吸收窗口 无杂质空位诱导 灾变性光学损伤 量子阱混杂 
中国激光
2012, 39(8): 0802001

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