设计并制备了一种斜条脊波导结构压应变高偏振度多量子阱超辐射发光二极管。设计的脊波导出光面TiO2/SiO2四层宽带增透膜的TE模式反射率约为10-6, 分析了脊波导角度偏差和膜层厚度偏差对增透膜反射率的影响。实验结果表明, 在250mA直流电流驱动下, 所设计的超辐射发光二极管芯片单管输出功率可达22.7mW, 出射光谱FWHM约为37.3nm, 光谱纹波系数低于0.15dB, TE模式输出光强占主导, 偏振度约为19.2dB。

对比分析了单量子阱TE模和TM模增益谱及其折射率变化谱随应变、阱宽的变化规律,同时分析了应变和阱宽对兼顾增益和折射率变化的影响。进一步考虑波导的光学限制因子及多量子阱阱间载流子浓度分布的不均匀性,提出一种多参数调配方法,据此设计出C波段内兼顾增益谱和折射率变化谱的低偏振混合应变多量子阱结构。最后,通过分析选定合适的载流子浓度。当载流子浓度为3.22×1024m-3时,TE模和TM模3 dB谱宽交叠区面积分别为84.81 nm/cm和74.50 nm/cm,增益偏振相关性和折射率偏振相关性分别保持在4%和6%以内。该研究结果有助于未来全光网络中相关器件的优化设计。

为了分析干法刻蚀对应变多量子阱(SMQWs)发光特性的影响, 采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术对金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长的InGaN/AlGaN应变多量子阱覆盖层表面刻蚀了约95 nm。通过光致发光(PL)特性表征发现,干法刻蚀后量子阱光致发光强度较未刻蚀量子阱光致发光强度提高了近3倍。干法刻蚀后, 量子阱表面呈现高低起伏状形貌, 粗糙度提高, 出射光在起伏状粗糙形貌表面反复散射, 从而逃逸概率增大, 有助于光致发光强度增强。理论计算结果得出表面形貌变化引起的量子阱光致发光强度增强因子约为1.3倍。另外, 由于所采用的感应耦合等离子体功率较小, 刻蚀损伤深度几乎不会达到量子阱阱层, 然而干法刻蚀过程中Ar离子隧穿到量子阱阱层内部可能形成新的发光中心, 从而使量子阱的发光强度得到提高。

运用非截取地把非傍轴激光束变换到傍轴的技术对GaInP/AlGaInP应变多量子阱激光器的等效光束质量进行了测量,实验测得垂直于结平面方向上的等效光束质量因子小于1。同时, 用波导模式理论和非傍轴矢量矩理论对其光束质量进行了初步的理论分析和计算,理论结果和实验结果基本符合。

用转移矩阵方法对680nmGaInP/AlGaInP应变多量子阱激光器的波导模式作了分析和计算。根据非傍轴光束传输的矢量矩理论，对该激光器垂直于结平面方向上的光束质量因子M2⊥进行了理论计算，结果表明M2⊥小于1，和实验结果相符合。这一结果有助于认识半导体激光器垂直于结方向上光束的内在本性。