1160 nm波段垂直外腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器（VECSEL）是醫(yī)用橙黃激光的基頻光源,但是其發(fā)光區(qū)的高應(yīng)變InGaAs量子阱會引起嚴(yán)重的應(yīng)變積累效應(yīng),限制高功率輸出。提出一種在單個(gè)發(fā)光區(qū)內(nèi)采用GaAsP材料對高應(yīng)變InGaAs量子阱進(jìn)行二次補(bǔ)償?shù)姆椒?保證發(fā)光區(qū)內(nèi)的光學(xué)吸收層具有高的材料生長質(zhì)量。提出含Al吸收層的結(jié)構(gòu),以降低GaAsP勢壘引起的能帶阻擋效應(yīng),提高了發(fā)光區(qū)光生載流子的注入效率。所制備的VECSEL器件激光波長為1160 nm,輸出功率達(dá)1.02 W,并獲得圓形對稱的輸出光斑形貌,光斑在正交方向上的發(fā)散角分別為10.5°和11.9°。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

VECSEL結(jié)構(gòu)與芯片內(nèi)部光場分布。(a) VECSEL系統(tǒng)示意圖;(b)增益芯片內(nèi)層光場分布

發(fā)光區(qū)量子阱的增益參數(shù)是決定VECSEL閾值、輸出功率、效率特性的關(guān)鍵參數(shù)。隨著量子阱內(nèi)部注入的載流子濃度增加,即光泵浦能量不斷增大,需要量子阱具備穩(wěn)定的增益增長速度,這樣VECSEL的輸出功率不易飽和。圖3是InGaAs量子阱在不同光生載流子濃度下的增益譜變化情況。可以看出,隨著載流子濃度的增加,量子阱的增益譜峰值持續(xù)增長;由于高濃度下光生載流子的填充效應(yīng),增益譜的峰值隨著光生載流子濃度的增加向短波方向輕微漂移。圖3 不同光生載流子濃度下InGaAs量子阱的增益光譜

圖2 InGaAs量子阱的子能級分立量子阱的增益譜的峰值隨著溫度的增加會出現(xiàn)往長波方向漂移的現(xiàn)象。由于VECSEL工作時(shí)發(fā)光區(qū)會出現(xiàn)強(qiáng)的熱效應(yīng),量子阱增益峰值對應(yīng)的波長將會紅移。InGaAs量子阱的增益峰值處波長紅移速度為0.3 nm/℃,因此,為保證1160 nm的VECSEL在工作時(shí)可以獲得足夠高的光增益,需要將InGaAs的量子阱增益峰值處波長設(shè)計(jì)的比VECSEL的實(shí)際發(fā)光波長短。由于激光泵浦的熱效應(yīng),發(fā)光區(qū)溫度與環(huán)境溫度相比大約高30 ℃[25],所對應(yīng)的波長偏差約為10 nm,因此將量子阱增益峰值處波長設(shè)置在1150 nm附近。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大功率半導(dǎo)體激光器封裝熱應(yīng)力研究[J]. 袁慶賀,井紅旗,仲莉,劉素平,馬驍宇.  中國激光. 2019(10)
[2]980 nm高功率DBR半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)及工藝[J]. 喬闖,蘇瑞鞏,李翔,房丹,方鉉,唐吉龍,張寶順,魏志鵬.  中國激光. 2019(07)
[3]砷化鎵基近紅外大功率半導(dǎo)體激光器的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 袁慶賀,井紅旗,張秋月,仲莉,劉素平,馬驍宇.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(04)
[4]InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的激光單模特性研究[J]. 湯瑜,曹春芳,趙旭熠,楊錦,李金友,龔謙,王海龍.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(13)
[5]小型化可調(diào)諧外腔面發(fā)射綠光激光器[J]. 邱小浪,陳雪花,朱仁江,張鵬,郭于鶴洋,宋晏蓉.  中國激光. 2019(04)
[6]基于腔內(nèi)倍頻的457 nm激光器高反射腔鏡的研制[J]. 劉冬梅,李五一,付秀華,張靜,張功.  中國激光. 2018(11)
[7]垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器的特性及其研究現(xiàn)狀[J]. 李玉嬌,宗楠,彭欽軍.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(05)
[8]大功率半導(dǎo)體激光器研究進(jìn)展[J]. 王立軍,寧永強(qiáng),秦莉,佟存柱,陳泳屹.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]920nm光抽運(yùn)垂直外腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（英文）[J]. 梁雪梅,呂金鍇,程立文,秦莉,寧永強(qiáng),王立軍.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2010(01)
[10]高功率VCSEL中應(yīng)變補(bǔ)償量子阱的理論設(shè)計(jì)[J]. 王青,曹玉蓮,何國榮,韋欣,渠紅偉,宋國峰,陳良惠.  光電子.激光. 2008(03)



本文編號：3548994