作者单位
摘要
自1962年第一只半导体激光器成功问世以来,这种尺寸仅为毫米量级的芯片已经广泛应用于光纤通信、激光存储、激光制造、激光成像、激光打印、激光**等现代科学技术的各个方向,成为现代工业的变革性力量,是各国高科技领域竞争的制高点,是“新型基础设施建设”中的核心。在国家多个科技计划支持下,我国科研人员先后实现了波长覆盖600~1550 nm的GaAs和InP半导体激光器产业化,且随着宽禁带GaN材料外延技术的不断进步,又先后实现了蓝光和绿光波段激光器的室温激射,并正向紫外方向拓展。在长波方向,基于能带剪裁的量子级联激光器已经覆盖了3~25 μm和太赫兹波段,锑化物激光器在2~4 μm波段实现商用。Si基或Si上半导体激光器则有望成为高速低功耗片上光互连的光源。近年来,垂直腔面发射激光器在数据中心、人脸识别等新兴方向的广泛应用,带动了国内半导体光电器件的新一轮研发和产业发展热潮。相信在科技和产业的相互推动下,半导体激光器的性能还将不断提高,并在5G、人工智能等新兴高科技领域中发挥更加重要的作用。
中国激光
2020, 47(7): 0701000
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 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
对974 nm双光纤光栅激光器的温度特性进行理论分析与实验研究,理论模拟了双光纤光栅的栅距对反射率的影响。先在室温(25 ℃)下测试器件的光谱,与未加双光纤光栅器件的光谱相比,双光纤光栅激光器的光谱中的次峰得到明显抑制,测试得到峰值波长(974.07 nm)锁定在光栅的中心波长974 nm附近。对器件的功率电流电压特性进行测试,当工作电流达到400 mA时,尾纤输出功率大于253 mW。再分别测试器件在全温范围下的波长变化率和功率变化率,得到波长变化率小于8.2×10 -3 nm/℃。最后测试器件的微分结构函数曲线并分析热阻分布,通过优化热沉的烧结工艺使器件功率变化率小于1.06%。
激光器 半导体激光器 双光纤光栅 波长稳定性 功率稳定性 
中国激光
2020, 47(7): 0701028
作者单位
摘要
1 电子科技大学电子薄膜与集成器件重点实验室, 四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
3 中国电子科技集团公司第四十四研究所, 重庆 400060
目前与互补金属氧化物半导体工艺兼容且具有高发光效率的硅基光源的制作技术尚不成熟,针对这一问题,研究了一种新型多晶硅发光器件。首先研究了该结构在反偏电压下可能存在的各种雪崩模式(带间跃迁、轫致辐射、空穴在轻和重质量带之间的带内跃迁、高场条件下的电离和间接带间重组),对不同雪崩模式下的发光机理进行了理论分析;然后研究了器件内部的空穴和电子在反偏电压下的漂移及扩散情况,指出载流子注入增加了参与雪崩倍增过程的载流子数量,进而使碰撞电离率提高;最后对器件的电场、光谱、电流与光强等数据进行分析,对量子效率和光电转换效率进行计算,验证了所研究结构通过载流子注入实现了碰撞电离率的提高,进而实现了发光效率的提高,其中量子效率为5.9×10 -5,光电转换效率为4.3×10 -6。
激光光学 集成电路工艺 全硅光学生物传感器 发光效率 碰撞电离率 载流子注入 
中国激光
2020, 47(7): 0701027
袁野 1,2柴小力 1,2杨成奥 1,2张一 1,2[ ... ]牛智川 1,2,5
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室, 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
3 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
4 山西大学物理与电子工程学院固体量子材料中心实验室, 山西 太原 030006
5 北京量子信息科学研究院, 北京 100193
设计制备了GaSb基I型InGaAsSb量子阱激光器,其激射波长为2。75 μm。五元势垒材料AlGaInAsSb有效降低了势垒的价带能级并提高了价带带阶,使量子阱发光波长红移至2。75 μm波段。通过优化分子束外延生长参数,得到了高发光效率的量子阱激光器外延材料,在此基础上设计并制备了腔长为1。5 mm、脊宽为50 μm、中心波长为2。75 μm的法布里-珀罗腔结构的激光器;所设计激光器可以实现室温连续激射,其最大输出功率为60 mW,阈值电流密度为533 A·cm -2。
激光器 锑化物 五元势垒量子阱 中红外波段 
中国激光
2020, 47(7): 0701026
胡磊 1,2张立群 2刘建平 1,2,*黄思溢 2[ ... ]杨辉 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室, 江苏 苏州 215123
高功率氮化镓基蓝光激光器在激光显示、激光照明和材料加工等领域具有很大的应用前景。通过优化蓝光激光器p-AlGaN限制层的生长温度,抑制了量子阱热退化,通过优化量子阱结构,改善了载流子分布,研制出了高功率蓝光激光器。利用变腔面反射率法获得蓝光激光器的内部光学损耗为6.8 cm -1,载流子注入效率为90%。在脉冲工作条件下,蓝光激光器的阈值电流密度为1 kA/cm 2,斜率效率为1.65 W/A,预计在6 kA/cm 2电流密度下,输出光功率能达到4 W;在连续工作条件下,激光器的阈值电流密度为1 kA/cm 2,由于封装散热性能不佳,斜率效率下降为1 W/A,预计在6 kA/cm 2的电流密度下,输出光功率为2.2 W。
激光器 氮化镓 蓝光激光器 热退化 内部光学损耗 载流子注入效率 
中国激光
2020, 47(7): 0701025
作者单位
摘要
1 南方科技大学电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
2 上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072
通过在CsPbBr3纳米晶体中加入油胺铟(In(OAm)3)和支化三(二乙胺)膦(TDP)配体,在减缓晶体生长速度的同时促进取向生长,获得了CsPbBr3钙钛矿纳米棒材料。通过透射电子显微镜、X射线衍射系统、紫外-可见分光光度计、光致发光光谱仪对所制备的CsPbBr3钙钛矿纳米棒晶体特性进行表征,结果表明该纳米棒具有质量好、缺陷密度低、发光性能较好的优点;利用可变条纹长度和变功率PL光谱测得了样品的增益系数(860 cm -1)和阈值功率(17.5 μJ/cm 2);同时测量了样品在极端老化的双八五(温度85 ℃和相对湿度85%)条件下的发光稳定性,发现稳定性得到了提升。为实现高稳定性钙钛矿激光器提供了实验基础和材料支撑。
激光光学 钙钛矿 CsPbBr3纳米棒 光增益 放大自发辐射 稳定性 
中国激光
2020, 47(7): 0701024
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
湿法氧化工艺是垂直腔面发射激光器(VCSEL) 制备过程中极为关键的技术,但目前氧化工艺的稳定性和可控性仍有待完善。针对氧化过程中的核心因素——氧化温度进行深入研究,通过设置对照实验,探究了氧化温度对氧化速率及氧化孔形状的作用规律,这对精确控制氧化孔的尺寸和形貌并改善器件的电光特性具有重要意义。同时根据AlGaAs氧化反应机理,优化设计了氧化温控曲线,实验结果表明,通过该氧化温控氧化的样品具有非常良好的热稳定性,整体结构可靠性高。
激光器 半导体激光器 垂直腔面发射激光器 湿法氧化 氧化温度 氧化孔 
中国激光
2020, 47(7): 0701023
作者单位
摘要
1 西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 西南大学电子信息工程学院, 重庆 400715
提出了基于正交光注入增益开关850 nm垂直腔面发射激光器(850 nm-VCSEL)获取梳距可调双路宽带光学频率梳(OFC)的方案,通过数值仿真研究了系统参量对OFC性能的影响。在该方案中,首先采用大信号电流调制850 nm-VCSEL使其呈增益开关状态,此时Y偏振分量激射并呈周期脉冲状态,而X偏振分量被抑制,可以获得一路偏振沿Y方向的OFC(Y-OFC);进一步引入偏振方向沿X方向的注入光(即正交光注入),在合适的注入参数条件下,增益开关850 nm-VCSEL中的X偏振分量被激射并呈周期脉冲动力学状态,且输出的X偏振分量具有与Y偏振分量强度相当的光谱分布,从而可以获得两路正交的OFC。数值仿真的结果表明:受到调制频率fm=4.2 GHz、调制深度m=0.75的大信号电流调制的850 nm-VCSEL,在频率失谐Δv=10.0 GHz的正交光注入下,通过选取合适的注入光场振幅Einj可使激光器输出带宽(功率变化在10 dB范围内)超过105.0 GHz的双路宽带OFC。借助于正交光注入下增益开关850 nm-VCSEL输出的X偏振分量和Y偏振分量的光谱分布,确定了获得双路OFC所需的Einj和Δv的范围。最后,通过分析其他调制频率下所获取的OFC性能,论证了该方案产生双路宽带OFC梳距的可调谐性。
光通信 850 nm垂直腔面发射激光器(850 nm-VCSEL) 增益开关 正交光注入 光学频率梳(OFC) 梳距 
中国激光
2020, 47(7): 0701022
作者单位
摘要
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
高功率800 nm波段半导体激光器是远距离照明的优选光源之一,但受光束质量及亮度限制,难以远距离传输,提升高功率800 nm半导体激光器的光束质量及亮度是关键。光谱合束方法在保持激光单元的光束质量时,提高了激光功率和亮度。基于光谱合束方法,结合芯片增益光谱来优化合束谱宽和结构,耦合10个800 nm激光线阵,研制出连续功率为363.5 W,光束质量为4.17 mm·mrad,亮度为212 MW/(cm 2·sr)的激光源,电光转换效率为40%。通过进一步结构优化及偏振合束,有望获得千瓦级的高功率800 nm半导体激光,为远距离激光照明提供高性能光源。
激光物理 半导体激光器 光谱合束 高光束质量 高亮度 远距离激光照明 
中国激光
2020, 47(7): 0701021
张卓 1,2宁永强 1张建伟 1,*张继业 1,2[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
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 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
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°。
激光物理 半导体激光器 光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器 增益芯片 应变量子阱 
中国激光
2020, 47(7): 0701020

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!