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大功率半导体激光器端面特性改善的研究
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作者 闫博昭 崔碧峰 +5 位作者 陈芬 陈中标 郑翔瑞 杨春鹏 王晴 高欣雨 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第4期623-627,共5页
针对大电流下前腔面不稳定导致出现灾变性光学损伤(COMD)的问题,提出一种双区电极的半导体激光器,并对该结构激光器的COMD阈值、峰值功率、阈值电流、光谱稳定性及翘曲效应进行研究。在相同工艺条件下测试了单一电极结构和双区电极结构... 针对大电流下前腔面不稳定导致出现灾变性光学损伤(COMD)的问题,提出一种双区电极的半导体激光器,并对该结构激光器的COMD阈值、峰值功率、阈值电流、光谱稳定性及翘曲效应进行研究。在相同工艺条件下测试了单一电极结构和双区电极结构半导体激光器的COMD阈值、峰值功率、阈值电流、波长红移速度等参数。结果表明:在同等工艺条件下,主增益区阈值电流为80 mA,阈值电流降低20%,在窗口区15 mA电流的驱动下,双区电极的半导体激光器对比单电极半导体激光器COMD阈值能够提高13%、峰值功率能够提高12%,同时减少了波长红移并改善了翘曲效应。 展开更多
关键词 红光半导体激光器 大功率 腔面灾变性光学损伤 双区电极
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大功率半导体激光器模块散热结构的数值优化 被引量:1
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作者 尧舜 丁鹏 +3 位作者 张亮 张辉 曹银花 王智勇 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期49-51,共3页
考虑大功率半导体激光bar外延结构中GaAs衬底热阻导致p、n面散热的非对称性,利用商用有限元软件Ansys对目前常用的DPSSL侧泵浦源亚封装子模块的散热性能进行了分析和结构优化,并根据优化结构实际制备出3 bar激光线阵泵浦源,其连续输出... 考虑大功率半导体激光bar外延结构中GaAs衬底热阻导致p、n面散热的非对称性,利用商用有限元软件Ansys对目前常用的DPSSL侧泵浦源亚封装子模块的散热性能进行了分析和结构优化,并根据优化结构实际制备出3 bar激光线阵泵浦源,其连续输出功率超过120 W,中心波长为807.7 nm,光谱宽度(FWHM)为2.8 nm。该数值分析结果对根据实际需要设计、封装出不同结构尺寸的大功率半导体激光泵浦源模块具有现实的指导意义。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 泵浦源 温度分布 结构优化
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包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型 被引量:2
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作者 刘谈平 王召巴 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第6期750-756,共7页
对大功率半导体激光器驱动电源仿真研究时,需要建立体现大功率半导体激光器电气特性的等效负载模型,目前的LD(Laser Diode)电路模型由于缺乏寄生参数而不适用.本文根据大功率半导体激光器的测试数据,通过分析改进LD的速率方程,建立了包... 对大功率半导体激光器驱动电源仿真研究时,需要建立体现大功率半导体激光器电气特性的等效负载模型,目前的LD(Laser Diode)电路模型由于缺乏寄生参数而不适用.本文根据大功率半导体激光器的测试数据,通过分析改进LD的速率方程,建立了包含寄生参数的大功率半导体激光器等效电路模型.仿真结果表明:该等效电路模型的V-I曲线和P-I曲线与厂家给出的曲线一致,可以作为仿真大功率半导体激光驱动电源的等效负载. 展开更多
关键词 等效电路 大功率半导体激光器 寄生参数 仿真
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电致发光用于大功率半导体激光器失效模式分析(英文) 被引量:6
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作者 刘启坤 孔金霞 +3 位作者 朱凌妮 熊聪 刘素平 马骁宇 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期180-187,共8页
利用电致发光(EL)的方法,研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初,我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而,通过EL实验,发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤,而内部发生了突然光学灾变(COBD),为工... 利用电致发光(EL)的方法,研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初,我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而,通过EL实验,发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤,而内部发生了突然光学灾变(COBD),为工艺的进一步改善指明了方向。对90只发生COD的激光器进行EL成像,发现暗线缺陷(DLD)起始于腔面或是激光器内部。DLD是严重的非辐射复合区,通常沿着有源区延伸出几个分支,造成激光器功率急剧下降。详细分析了不同COD模式的特征并进行了对比。并进一步分析了两种典型COD模式发生的原因,然后给出了抑制COD和提高大功率半导体激光器性能的建议。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 失效式分析 电致发光 突然光学灾变 暗线缺陷
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大功率半导体激光器研究进展 被引量:131
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作者 王立军 宁永强 +2 位作者 秦莉 佟存柱 陈泳屹 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-19,共19页
对半导体激光器的发展历史和发展现状进行了综述,并具体介绍了长春光学精密机械与物理研究所近年来在大功率半导体激光器方面所取得的主要进展,特别是在大功率半导体激光器的激光光源、垂直腔面发射激光器和新型激光器芯片等方面。
关键词 大功率 半导体激光器 边发射激光器 垂直腔面发射激光器 芯片
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内置温控多模耦合半导体激光器研究
6
作者 程义涛 王英顺 +2 位作者 吴浩仑 武艳青 晏青 《微纳电子技术》 CAS 2024年第7期62-69,共8页
随着半导体激光光源在通信、探测等领域应用的不断扩展,常规多模半导体光纤耦合模块功率温度特性不能满足使用需求,因此有必要研制高稳定性多模耦合半导体激光器。研制了一种内置温控的多模耦合半导体激光器。针对器件的封装耦合进行了... 随着半导体激光光源在通信、探测等领域应用的不断扩展,常规多模半导体光纤耦合模块功率温度特性不能满足使用需求,因此有必要研制高稳定性多模耦合半导体激光器。研制了一种内置温控的多模耦合半导体激光器。针对器件的封装耦合进行了光纤耦合设计和散热设计,并对制作的器件的光电参数进行了测试,重点测试了宽温范围内的输出功率与功率变化率。测试结果表明:光纤芯径为105μm、数值孔径(NA)为0.22时,室温下光纤输出功率大于3.1 W,耦合效率达到94%以上;在温度范围-45~70℃内,典型温度点下输出功率变化率低于1%。该内置温控多模耦合半导体激光器的研制为半导体激光器在泵浦领域的进一步应用提供了技术参考。 展开更多
关键词 耦合 封装 半导体激光器 多模 内置温控 蝶形封装
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国内大功率半导体激光器研究及应用现状 被引量:74
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作者 马骁宇 王俊 刘素平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期189-194,共6页
近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主... 近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展。其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破。针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,在外延片结构中广泛采用应变量子阱结构、无铝有源区宽波导大光腔结构及非对称波导结构来提高端面光学灾变损伤光功率密度,还从腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个方面给予介绍。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 外延片结构 光学膜 封装 光束整形与耦合
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大功率半导体激光器驱动电源 被引量:20
8
作者 李季 陈结祥 +2 位作者 张毅 戚俊 涂碧海 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期30-34,共5页
根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线... 根据半导体激光二极管的工作特性,设计了一种以VICOR电源为功率模块,以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为大功率变换器件的大功率激光二极管驱动电源。该驱动电源电路简单,能有效地抑制电源的浪涌冲击,保证了激光二极管不受外界的电干扰。在线保护机制可实时对半导体激光器工作监控,半导体激光器的慢启动电路、温控电路保证了半导体激光器安全工作。该电源已应用于机载激光雷达样机系统中,通过一年多的使用,半导体激光二极管工作正常,性能稳定可靠。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 驱动电源 激光二极管电源 功率 IGBT 浪涌损伤 技术指标
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808nm高占空比大功率半导体激光器阵列 被引量:5
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作者 李再金 胡黎明 +5 位作者 王烨 张星 王祥鹏 秦莉 刘云 王立军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1615-1618,共4页
采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低... 采用渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构,通过降低非辐射复合、有源层载流子泄露、散射和吸收损耗来提高出射效率和降低激光阈值电流,从而提高半导体激光器阵列的输出功率;同时使P面具有更高的粒子掺杂数密度,优化N面合金条件,降低半导体激光器的串联电阻,降低焦耳热,提高了半导体激光器阵列的转换效率。利用金属有机化学气相淀积技术生长GaInAsP/InGaP/AlGaAs渐变折射率分别限制单量子阱宽波导结构激光器材料,利用该材料制成半导体激光线阵列在20%高占空比的输入电流下,半导体激光器的输出峰值功率达到189.64 W(180 A),斜率效率为1.1 W/A,中心波长为805.0 nm,阈值电流为7.6 A,电光转换效率最高可达55.4%;在1%占空比的输入电流下,阵列的输出峰值功率可达324.9 W(300 A),斜率效率为1.11 W/A,阈值电流为7.8 A,电光转化效率最高达55.6%,中心波长为804.5 nm。 展开更多
关键词 半导体激光器 大功率 高占空比 激光器阵列
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大功率半导体激光器的可靠性研究 被引量:7
10
作者 曹玉莲 王乐 +3 位作者 廖新胜 程东明 刘云 王立军 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期100-102,共3页
对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的... 对InGaAs/AlGaAs和InGaAsP/GaAs有源区含铝的 915nm和无铝的 80 8nm腔面镀膜及未镀膜的大功率半导体激光器进行了老化实验。在老化前通过综合参数测试仪测试两种激光器的斜率效率、阈值电流 ,发现有腔面膜的激光器比无腔面膜的激光器的阈值电流降低 2 5 %以上。在 1 2倍阈值电流下 ,恒流老化 40h左右 ,老化后再分别测试它们的阈值电流、功率参数 ,我们发现在老化后未镀膜的激光器的阈值电流和镀有腔面膜的激光器相比增加 2 5mA以上 ,输出功率也比镀过腔面膜的减小到了原来的 1/ 2 ,可见腔面保护对于延长激光器的寿命是很重要的。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 可靠性 腔面膜 老化实验
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808nm大功率半导体激光器的加速老化实验 被引量:6
11
作者 路国光 套格套 +5 位作者 尧舜 孙艳芳 单肖楠 王超 刘云 王立军 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期97-99,共3页
对InGaAsP/GaAs有源区无铝的808 nm大功率半导体激光器进行了高温恒流加速老化实验,得到了器件在高温条件下的寿命,利用外推公式推算出激光器在室温条件下工作的寿命可超过30 000 h。讨论了实验中出现的灾变退化现象,提出了防止灾变退... 对InGaAsP/GaAs有源区无铝的808 nm大功率半导体激光器进行了高温恒流加速老化实验,得到了器件在高温条件下的寿命,利用外推公式推算出激光器在室温条件下工作的寿命可超过30 000 h。讨论了实验中出现的灾变退化现象,提出了防止灾变退化的几种方法。 展开更多
关键词 大功率 半导体激光器 加速老化 可靠性 灾变退化
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大功率半导体激光器有源区温度影响因素分析 被引量:6
12
作者 杨宏宇 刘林 +3 位作者 舒世立 乔岩欣 邵勇 石凤健 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第2期143-147,共5页
为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高... 为了提高大功率半导体激光器模块散热性能,文中数值模拟研究了激光器模块的温度场,分析了焊料导热系数及其厚度、热沉导热系数和半导体制冷器冷面温度对芯片有源区温度及模块散热性能的影响规律.结果表明:焊料厚度在2~24μm范围内,无高阻层形成,模块散热性能稳定,而当焊料厚度大于24μm后,有源区温度迅速升高;随着热沉导热系数的增加,有源区温度呈指数形式下降,且当其导热系数小于1200 W/m·K时,温度降低更显著;半导体制冷器冷面温度与有源区温度呈比例系数为1的线性关系. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 温度分布 焊料 热沉 半导体制冷器
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大功率半导体激光器的可靠性研究 被引量:6
13
作者 路国光 套格套 +4 位作者 尧舜 单肖楠 孙艳芳 刘云 王立军 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期14-15,共2页
文中介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出寿命测试的数学模型,据此对InGaAsP/GaAs有源区无铝的808nm大功率半导体激光器进行高温恒流加速老化实验,得到器件在高温下的寿命,利用外推公式推算出激光器在室温条件下工作的寿命可超过... 文中介绍了半导体激光器寿命测试的理论依据,给出寿命测试的数学模型,据此对InGaAsP/GaAs有源区无铝的808nm大功率半导体激光器进行高温恒流加速老化实验,得到器件在高温下的寿命,利用外推公式推算出激光器在室温条件下工作的寿命可超过30000小时。讨论了实验中出现的灾变退化,提出了防止灾变退化的几种方法。 展开更多
关键词 大功率 半导体激光器 加速老化 寿命测试 灾变退化
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大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究 被引量:6
14
作者 何新 崔碧峰 +3 位作者 刘梦涵 李莎 孔真真 黄欣竹 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期805-808,共4页
针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退... 针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。 展开更多
关键词 激光器 大功率半导体激光器 腔面钝化 离子铣 灾变性光学损伤(COD)
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大功率半导体激光器最新研究进展 被引量:8
15
作者 张靖 刘刚明 +1 位作者 田坤 廖柯 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期151-155,共5页
大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直... 大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍,并展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 功率转换效率 波长稳定 扩展波长范围
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大功率半导体激光器远场光分布特性 被引量:3
16
作者 曹长庆 曾晓东 +4 位作者 冯喆珺 霍雷 商继敏 朱东济 安毓英 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期68-72,共5页
对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体... 对于以TM模工作的大功率半导体激光器,基于偏轴高斯光束模型,推导了描述其光波传播特性的非傍轴矢量场模型,数值计算了大功率半导体激光器光束的远场光强分布和发散角特性,讨论了bar型半导体激光器的远场光分布特性,给出了bar型半导体激光器的远场光强分布模型及数值仿真结果.仿真结果表明,大功率半导体激光器的矢量光场和标量光场的光强分布有一定差异,光强误差随光波的传输距离的增加而减小,随着垂直于结方向的坐标的增大,误差也增大;bar型半导体激光器的远场光斑随着距离增加,光斑分别呈分离状、开始交叠、甚至出现平顶.该远场分布模型为定量描述bar型大功率半导体激光器的远场分布、合理设计光学整形系统以及正确评价光束质量提供了重要依据. 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 远场分布 阵列 仿真
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国外军用大功率半导体激光器的发展现状 被引量:20
17
作者 李明月 何君 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期321-327,共7页
由于半导体激光器具有体积小、结构简单、质量轻、转换效率高、可靠性好、寿命长、易于调制及与其他半导体器件易于集成等特点,可应用于军事、工业、医疗、通信等领域,尤其是在激光制导跟踪、激光雷达、激光引信、激光测距、激光通信、... 由于半导体激光器具有体积小、结构简单、质量轻、转换效率高、可靠性好、寿命长、易于调制及与其他半导体器件易于集成等特点,可应用于军事、工业、医疗、通信等领域,尤其是在激光制导跟踪、激光雷达、激光引信、激光测距、激光通信、激光模拟武器、激光瞄准告警和光纤陀螺等军事领域得到广泛应用。概述了近年来美国和欧洲等国家在半导体激光器方面的主要研制计划及其所取得的成果,重点介绍了Ga As基和In P基近红外大功率半导体激光器、中远红外及太赫兹量子级联半导体激光器等的发展现状和最新研制成果。随着新型半导体材料、激光器结构和热管理等技术的发展,展望了未来半导体激光器技术的发展趋势。 展开更多
关键词 半导体激光器 垂直腔面发射激光器(VCSEL) 大功率 量子级联激光器(QCL) 太赫兹
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808nm大功率半导体激光器腔面膜优化设计 被引量:4
18
作者 套格套 路国光 +3 位作者 尧舜 宁永强 刘云 王立军 《半导体光电》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期778-780,784,共4页
推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性。从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808 nm大功率半导体激光器腔面的镀膜材料。给出了镀制腔面膜过程中会出现的种... 推导出半导体激光器前腔面和后腔面上的入射激光功率之比,阐述了后腔面膜电场强度优化设计的重要性。从实际问题出发在以往腔面膜的研制基础上,选择适合制备808 nm大功率半导体激光器腔面的镀膜材料。给出了镀制腔面膜过程中会出现的种种关键问题的解决方法,针对各种具体应用提出几种前腔面设计方案。得到后腔面电场强度优化设计的膜系。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 电场强度优化设计 腔面膜
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大功率半导体激光器远场特性研究 被引量:9
19
作者 李丽娜 吴金辉 宋俊峰 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期95-97,共3页
由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获... 由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获得关于远场强度分布、光束散角 ,并用计算机给出各种理论曲线及数据。用自行设计制作的测试装置测量 ,获得激光器的远场分布曲线给出了测试数据。计算机给出的理论远场分布曲线与实验测试获得的远场分布曲线完全一致。 展开更多
关键词 大功率半导体激光器 光束质量 远场特性 不对称性 光学系统设计 光束整形 量子阱激光器 亥姆霍兹方程 光束散角
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液相外延生长高质量大功率InGaAsP/GaAs半导体激光器研究 被引量:4
20
作者 杨进华 高欣 +2 位作者 李忠辉 吴根柱 张兴德 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期214-217,共4页
用改进的液相外延法生长了大功率 In Ga As P/Ga As半导体激光器 ,实验测量和理论分析都表明用该方法生长的单量子阱分别限制异质结构 ,达到了设计要求 ,阈值电流密度为 30 0 A/cm2 ,斜率效率达 1 .32 W/A。
关键词 液相外延 大功率 半导体激光器 材料生长 INGAASP/GAAS 阈值电流密度 斜率效率
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