1160nm光泵垂直外腔面发射激光器设计及制备

发布时间：2021-12-23 18:45

　　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°。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

VECSEL结构与芯片内部光场分布。(a) VECSEL系统示意图;(b)增益芯片内层光场分布

发光区量子阱的增益参数是决定VECSEL阈值、输出功率、效率特性的关键参数。随着量子阱内部注入的载流子浓度增加,即光泵浦能量不断增大,需要量子阱具备稳定的增益增长速度,这样VECSEL的输出功率不易饱和。图3是InGaAs量子阱在不同光生载流子浓度下的增益谱变化情况。可以看出,随着载流子浓度的增加,量子阱的增益谱峰值持续增长;由于高浓度下光生载流子的填充效应,增益谱的峰值随着光生载流子浓度的增加向短波方向轻微漂移。图3 不同光生载流子浓度下InGaAs量子阱的增益光谱

图2 InGaAs量子阱的子能级分立量子阱的增益谱的峰值随着温度的增加会出现往长波方向漂移的现象。由于VECSEL工作时发光区会出现强的热效应,量子阱增益峰值对应的波长将会红移。InGaAs量子阱的增益峰值处波长红移速度为0.3 nm/℃,因此,为保证1160 nm的VECSEL在工作时可以获得足够高的光增益,需要将InGaAs的量子阱增益峰值处波长设计的比VECSEL的实际发光波长短。由于激光泵浦的热效应,发光区温度与环境温度相比大约高30 ℃[25],所对应的波长偏差约为10 nm,因此将量子阱增益峰值处波长设置在1150 nm附近。

【参考文献】：
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本文编号：3548994