高溫導(dǎo)致垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的輸出功率滾降,功率轉(zhuǎn)換效率降低。為了研究高環(huán)境溫度中VCSEL的溫度穩(wěn)定性和功率轉(zhuǎn)換效率,通過測試不同環(huán)境溫度下不同氧化孔徑波長850 nm VCSEL的P-I-V曲線,發(fā)現(xiàn)在相同注入電流下,隨著環(huán)境溫度的升高,VCSEL的氧化孔徑越大,功率損耗增加越明顯,而小氧化孔徑的VCSEL功率損耗受溫度的影響很小。室溫下VCSEL的氧化孔徑越大,功率轉(zhuǎn)換效率越高,但當(dāng)環(huán)境溫度高于一定值時,中等氧化孔徑（約5μm）的VCSEL反而具有更高的功率轉(zhuǎn)換效率。通過分析溫度對VCSEL微分電阻等功率損耗的影響,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)降低氧化孔徑,有利于實現(xiàn)VCSEL在高環(huán)境溫度中高的功率轉(zhuǎn)換效率。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020年11期 第867-873頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

實驗所用850 nm VCSEL的結(jié)構(gòu)截面圖

不同環(huán)境溫度下測試得到的不同氧化孔徑(3,4,5,6和7 μm)VCSEL的P-I-V曲線,以及微分電阻(Rs)、微分電阻功率損耗(Presis)、總功率損耗(Ptotal)和功率轉(zhuǎn)換效率(ηcon)隨I的變化分別如圖2～圖6所示。圖中:Rs=dVb/dIb,其中Vb為偏置電壓,Ib為偏置電流;Presis=Ib2Rs;Ptotal=IbVb-P,其中P為輸出光功率;ηcon=P/(IbVb)。由圖2～圖6中的圖(b)可以看出,隨著注入電流的增加,VCSEL的微分電阻快速下降。一方面是由于VCSEL內(nèi)建電場隨偏置電壓的增大逐漸減小,另一方面是因為隨著注入電流的增加,DBR異質(zhì)結(jié)界面處電荷積累增加,串聯(lián)電阻進一步降低[17-18]。在相同注入電流下,VCSEL氧化孔越大,微分電阻越小,說明氧化孔強烈的電流限制作用產(chǎn)生了較大的串聯(lián)電阻。圖3 不同環(huán)境溫度下4 μm氧化孔徑VCSEL的P-I-V曲線,以及Rs、Presis、Ptotal和ηcon隨I的變化

圖2 不同環(huán)境溫度下3 μm氧化孔徑VCSEL的P-I-V曲線,以及Rs、Presis、Ptotal和ηcon隨I的變化圖4 不同環(huán)境溫度下5 μm氧化孔徑VCSEL的P-I-V曲線,以及Rs、Presis、Ptotal和ηcon隨I的變化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Vertical-cavity surface-emitting lasers for data communication and sensing[J]. ANJIN LIU,PHILIP WOLF,JAMES A.LOTT,DIETER BIMBERG.  Photonics Research. 2019(02)
[2]850nm氧化物限制型VCSEL的溫度特性[J]. 張永明,鐘景昌,趙英杰,郝永芹,李林,王玉霞,蘇偉.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2005(05)



本文編號：2910234