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
采用非对称大光腔外延结构设计制备出976 nm InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱脊形半导体激光器，通过对外延结构的设计优化，以实现器件低远场发散角、低功耗的基横模稳定输出。所制备基横模脊形半导体激光器的脊宽为5 μm、腔长为1500 μm，在25 ℃测试温度下，可获得422 mW最大连续输出功率，峰值波长为973.3 nm，光谱线宽（FWHM）为1.4 nm。当注入电流为500 mA时，垂直和水平远场发散角（FWHM）分别为24.15°和3.90°。在15~35 ℃测试温度范围内对脊形半导体激光器的水平远场发散角进行测试分析，发现随着测试温度的升高，器件远场分布变化较小，水平远场发散角基本维持在3.9°左右。
激光器 976 nm半导体激光器 基横模脊形波导 低远场发散角 非对称大光腔结构
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
半导体激光器在光通信、生物医疗、激光雷达等领域中得到广泛应用，其单模稳定输出特性一直是国内外的研究热点。制备了一种基于表面高阶曲线光栅的宽脊波导半导体激光器，刻蚀曲线型高阶光栅后高阶横模损耗远大于基横模损耗，同时设置宽脊电流限制注入结构，使得高阶横模激射阈值高于基横模阈值，从而改善器件的横模特性并压窄光谱线宽。利用温控模块将器件的工作温度控制为18 ℃，对腔长为2 mm、条宽为500 μm的器件进行测试，在0.5 A电流下测得慢轴发散角为5.3°，快轴发散角为29.2°，在1 A驱动电流下测得3 dB光谱线宽为0.173 nm，边模抑制比为22.6 dB。实验结果表明，表面高阶曲线光栅对宽脊波导半导体激光器中的高阶横模起到了抑制作用且能够压窄光谱线宽，有助于实现半导体激光器的单模稳定输出，同时器件采用紫外光刻工艺，大幅降低了器件的制备难度。
激光器 半导体激光器 高阶布拉格光栅 曲线光栅 高阶横模 远场发散角
1 广东先导院科技有限公司，广东 广州 510535
2 度亘核芯光电技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215124
976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件，具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率，同时满足苛刻的寿命要求，在设计上采用双非对称大光腔波导结构，同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了优化；在外延生长方面，系统地优化了生长工艺参数，确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明：所制作的器件（腔长为5 mm、发光条宽为200 μm的芯片）在室温、连续波（CW）测试条件下，阈值电流约为1 A，斜率效率为1.14 W/A；当电流为9 A时，最高功率转换效率高达72.4%；当电流为30 A时，输出功率达到29.4 W，功率转换效率为61.3%；对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。
激光器 半导体激光芯片 高功率转换效率 高功率 低水平远场发散角 976 nm
华中光电技术研究所- 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
光电跟踪仪光轴平行性要求与跟踪瞄准精度、激光测距传感器照射激光光束发散角、激光回波接收系统探测视场有关, 尤其是对于小目标, 还与激光测距作用距离和探测概率有关。从光电跟踪仪激光测距原理和指标要求出发, 分析照射光束能量分布特点, 考虑温度、振动等环境因素和变调焦引起的光轴稳定性误差, 提出了光电跟踪仪光轴平行性要求的计算方法。同时根据工程实践考虑光电传感器原位更换和现场标校的维修性, 建立了光轴平行性误差分配模型, 讨论了各随机误差项、各标校残余误差项的一般控制要求和估计方法, 为光电跟踪仪设计分析、制造工艺、维修性改进提供参考。
光电跟踪仪 光轴平行性 激光测距 跟踪瞄准 光束发散角 optoelectronic tracker optical axis parallelism laser ranging tracking and targeting beam divergence angle
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
建立了基于泰森多边形排布的随机微透镜阵列激光光场复相干度调制模型，分析了旋转随机微透镜阵列参数对激光发散角以及激光光场复相干度模的影响规律。仿真与实验结果表明：子透镜单元的平均口径与曲率半径共同影响随机微透镜阵列的发散角，通过控制随机微透镜阵列子透镜单元的参数可提供特定发散角；随机微透镜阵列转速影响激光光场复相干度的模，复相干度的模随转速增加而下降，转速从0增加至4800 r/min，复相干度的模下降总幅度为96.67%，且随转速增加下降趋势逐渐变缓。
激光光学 激光光场 随机微透镜阵列 复相干度 发散角 中国激光
2023, 50(19): 1905002
1 太原理工大学电气与动力工程学院，太原 030000
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430074
3 太原理工大学信息与计算机学院，太原 030000
针对传统选择性区域生长叠层双有源区电吸收调制激光器（SAG-DSAL-EML）在高频调制环境下的响应速度问题以及改善其远场发散角特性，文章提出利用掺铁掩埋技术对电吸收调制激光器（EML）结构进行优化，设计了InGaAsP/InP材料1 310 nm掺铁掩埋结构的SAG-DSAL-EML并制作样本芯片，新型SAG-DSAL-EML有源区变为台面结构，并在其两层外延生长掺铁InP层。同时，利用先进激光二极管模拟器（ALDS）软件和高频结构仿真（HFSS）软件对所设计掺铁掩埋结构的EML和调制器进行数值及仿真分析，结果表明，与传统多量子阱结构相比，SAG-DSAL-EML阈值电流减少了13%；与传统脊波导结构相比，掺铁掩埋结构的侧向限制能力提高52%，激光远场横纵角度之差降低了40%，具有更小的远场发散角；与传统PNPN掩埋结构相比，掺铁掩埋结构的调制器在－3 dB的响应带宽提高了约24%。对样本芯片进行测试，试验表明，SAG-DSAL-EML的阈值电流为14.5 mA，边模抑制比（SMSR）为45.64 dB，70 mA注入电流下，电吸收调制器－3 dB的响应带宽为43 GHz，满足高速激光通信的基本要求。
电吸收调制激光器 台面结构 掺铁掩埋技术 调制带宽 远场发散角 electro-absorption modulated laser mesa structure iron-doped buried technology modulation bandwidth far-field divergence angle 强激光与粒子束
2023, 35(3): 034003
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
因为发散角和线宽效应的存在，非平行光束入射窄带滤光片时，滤光片的透射特性会发生变化。特别是在斜入射时，窄带滤光膜透射通带波形更易从矩形向三角形退化，并且伴随峰值透过率降低等负面现象。虽然已知的卷积模型可以对非平行光束入射窄带滤光片的情况进行数值模拟，但是由于制备和测量误差的阻碍，其正确性和数值模拟的准确性没有严格的实验进行验证。通过膜系优化和测量误差修正降低相应误差及其影响，并通过等离子体辅助反应磁控溅射 (PARMS) 的方法制备了工作角度为17°的1 064 nm高性能窄带滤光片。滤光片的透射光谱分别由两款分光光度计Cary 7000和Lambda 1050测量得到。在不同条件下测得的光谱与数值模拟结果吻合得很好，充分验证了卷积模型的有效性和数值模拟的准确性。
窄带滤光片 数值模拟 发散角效应 线宽效应 narrow-band filter numerical simulation divergence-angle effect linewidth effect 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210757
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 吉光半导体科技有限公司, 吉林 长春 130031
高功率半导体激光器在固体或光纤激光器泵浦、材料加工、激光雷达、空间通讯及**等领域具有重大需求，但传统器件面临发散角大、光束质量差、亮度低的难题，限制了其直接应用。宽区半导体激光器具有输出功率和转换效率高的优点，但其侧向模式受多种物理效应的影响，高电流下激射模式数很大，导致远场宽度随电流增大迅速展宽，光束质量非常差，成为制约半导体激光亮度提高的关键瓶颈难题。因此，需要对半导体激光器的侧向模式进行控制。本文首先从半导体激光器的侧向模式影响机制出发，分析了其侧向模式特性及光场分布与器件结构的关联关系；接着，介绍了目前主要的侧向模式控制技术，通过抑制高阶模式及侧向远场展宽，实现光束质量的改善及激光亮度的提升。采用先进的侧向模式控制技术，可从芯片层次发展新型的高亮度半导体激光器，有利于拓展半导体激光器应用领域及降低应用成本，具有重要的研究意义。
半导体激光 侧向模式 光束质量 高亮度 低发散角 diode laser lateral mode beam quality high brightness low divergence angle
