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
光子学报
2021, 50(12): 1223001
中国科学院半导体研究所 纳米光电子实验室, 北京 100083
报道了激射波长为2.1 μm 的GaInSb/AlGaAsSb双量子阱激光器。通过优化外延结构设计和欧姆接触, 无镀膜的宽条激光器达到了9.8%的峰值功率转换效率, 这比原来的值提高了1.5倍, 室温下得到了615 mW的连续激射功率输出和1.5 W的脉冲激射功率输出。这些激光器的阈值电流密度低至126 A/cm2, 斜率效率高达0.3 W/A。通过测试不同腔长的激光器, 测得内损耗和内量子效率分别为6 cm-1和75.5%, 均比原有器件有很大提升。激光器在连续工作3 000 h后, 功率没有明显下降。
激光器 功率转换效率 GaInSb/AlGaAsSb GaInSb/AlGaAsSb laser power conversion efficiency 红外与激光工程
2016, 45(5): 0505003
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院, 广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院 理学院, 广东 茂名 525000
为了对反向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格库塔算法和打靶法相结合的数值模拟方法,详细分析所有物理因素对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的影响.结果表明:功率转换效率先随着光纤长度增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;功率转换效率随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数、信号光损耗系数增加而增加,随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系.所得结论对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤拉曼放大器的其他相关研究有重要参考意义.
光纤通信 光纤拉曼放大器 功率转换效率 反向抽运 数值模拟 optical fibre communication fibre Raman amplifier power conversion efficiency backward pumped numeric simulation
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院, 广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院 理学院, 广东 茂名 525000
为了对同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发, 理论推导出功率转换效率的解析解,采用数值计算的方法详细分析不同物理因素对功率 转换效率的影响。结果表明:功率转换效率先随着光纤长度和单位面积的拉曼增益系数增加而 增加,当增加到最大值时保持数值不变;小信号时,初始信号光功率对功率转换效率的影响较小;大 信号时,功率转换效率随着初始信号光功率增加而快速增加;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物 线曲线关系;抽运光与信号光的频率比增加时,功率转换效率减小。
光通信 功率转换效率 理论推导 光纤拉曼放大器 同向抽运 optical communication power conversion efficiency theoretical derivation fibre Raman amplifier forward pumping
1 广东石油化工学院 计算机与电子信息学院, 广东 茂名 525000
2 广东石油化工学院理学院, 广东 茂名 525000
为系统地研究同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率, 采用求数值解和求近似解析解两种方法得到相关结果, 并对其结果进行了比较。首先, 由耦合微分方程出发, 采用龙格库塔算法对功率转换效率进行数值模拟, 同时采用求近似解析解的方法推导出功率转换效率公式; 然后, 给出两种方法下各个参量影响功率转换效率的定量分析结果; 最后, 对分析功率转换效率的两种方法得到的结果进行了比较。结果表明, 两种方法下, 各参量对功率转换效率影响的总体趋势一致。功率转换效率都随着光纤长度增加而增加, 直到增加至一确定值而保持不变, 随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数数值增加而增加, 随着光纤有效面积、抽运光与信号光的频率比数值增加而减小; 功率转换效率和初始抽运光功率都呈抛物线曲线关系; 不同的是, 求解析解的结果大于求数值解的结果。求数值解的结果精确, 优于求近似解析解的结果。所得结论与文献相比有新的进展, 为光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究提供了参考。
光纤通信 光纤拉曼放大器 功率转换效率 同向抽运 理论推导 数值模拟 optical fibre communication fibre Raman amplifier power conversion efficiency forward pumped theoretical derivation numeric simulation
对新型同轴单程超辐射相对论返波管振荡器进行了进一步的研究。该振荡器的互作用区为同轴结构,外导体为一波纹波导,内导体为一光滑圆波导;辐射场从左端耦合到圆波导后输出,不需要截止颈。通过增加波纹周期数并调整互作用区末端波纹深度,器件的功率转换效率得到进一步的提高。当电子束电压为360 kV,电流为9.15 kA,外加磁场强度为2.7 T时,通过参数优化,模拟获得了瞬时峰值功率超过18 GW、脉冲宽度约400 ps,中心频率为8.1 GHz的微波输出,平均功率转换效率达到了275%。
超辐射 相对论返波管振荡器 数值模拟 功率转换效率 superradiance relativistic backward wave oscillator numerical simulation power conversion efficiency
从半径渐变波导的耦合波方程出发，利用龙格－库塔法进行优化数值迭代，得到在3 mm波段，TE03－TE02，TE02－TE01高效率模式变换器的设计参数。通过优化程序，设计出了6周期TE03－TE02和3周期TE02－TE01模式变换器优化尺寸。利用CST微波工作室电磁仿真软件对结构尺寸进行优化仿真，仿真结果与优化程序计算结果基本一致。以此数据设计中心频率94 GHz的TE03－TE02，TE02－TE01模式变换器功率转换效率可以达到98．5%以上，90%功率转换的绝对带宽分别达到3．5和7．0 GHz以上，优于设计要求。
耦合波方程 模式变换 功率转换效率 绝对带宽 Coupled wave equations Mode converters Conversion efficiency Absolute bandwidth
1 河北工业大学 信息工程学院,天津 300130
2 中国电子科技集团公司 第十三研究所,石家庄 050051
通过对不同腔长的808nm半导体激光器单管进行P-I测试,提取出了材料内部参数,如内量子效率、内损耗、透明电流密度、模式增益等。根据得出的内部参数进行了腔面反射率设计,分析腔面反射率与功率转换效率的关系,得出了关系曲线。进行腔面镀膜实验,把实验值与计算值相比较,二者相吻合。通过这种腔面反射率设计方法,可以得到半导体激光器的最大功率转换效率,从而使其工作于优化状态下。
半导体激光器 反射率 镀膜 功率转换效率 腔面 semiconductor lasers reflectivity coating power conversion efficiency cavity surface
