半导体激光器是目前世界上最实用的一类激光器,它的出现使得光纤通信理论成真并且迅速发展,它军事上也有很广泛的应用,例如:致盲、测距、制导等。其独特的优点,让它不再被局限于信息领域,它在精密测量、材料加工、生物与医学方面、工业方面都有着巨大的应用潜力。如今,新的器件结构和有源材料如雨后春笋,使得激光器不断升级提高,仍是光电子领域的热门研究话题。
由第十一届与第十二届国际半导体激光器会议上不同生长技术制备LD的论文数可知,如表1,成熟的LPE工艺技术渐渐退出学术舞台并被应用到生产之中,关于MBE&CBE工艺技术的研究增长不停的增加,MOCVD技术目前是制作新型半导体激光器的主要工艺,其配合MBE技术制成的量子阱激光器成为了世界上最广泛应用的激光器。
下面将围绕半导体激光器的新功能及提高性能来介绍近些年来,人们研究的新型器件结构、稳频技术、温度控制的进展,最后介绍半导体激光器的新星,量子阱激光器。
表1。第十一届和第十二届国际半导体激光器会议
上不同生长技术制备半导体LD的论文数对比
2 新型器件结构
激光技术自兴起以来,其应用遍及国家建设和国民经济的许多方面,应发展需要,人们的不懈努力,半导体激光器的性能也得到了许多提升。而激光器的性能及功能一般取决于器件结构、工艺技术和原材料。下面就目前国际上研究出的不同激光器器件结构,一一介绍。
2。1 分布反馈型(DFB)
我们根据光栅能够对入射光进行相位或振幅的特性对其进行空间周期型调试,在半导体芯片上加上光栅使之对光波进行衍射作用分布反馈,从而实现筛选纵模、控制窄线宽及面发射的目的[1]。通常人们在制成谐振腔的两块精密的相对平行平面玻璃板上面都薄薄的镀上银,增大反射率来进行光的干涉以及选定波长,易产生模式跳变和多模震荡。为凸显各个模的增益差、指定纵模显著出现、在高速调制下稳定, 在作用区邻近的波导上制作波纹光栅。当 时, 为栅周期, 为衍射级数, 为布拉格波长, 为波导层折射率,对有一定带宽的激光器,光栅的周期 可以决定其光特性,可以根据这个信息来调制射出光的方向,而离 最近的两个纵模有最低阈值,容易起振荡。若使激光腔中心的波纹有 的移位(如图1),再在两端镀上反射膜,就能抑制其中的一个模,就能得到最稳定的单频激光器。此外,分布反馈型激光器的温度波长变化约1 /℃,在此基础上加上加以改进,即可得到更多优越的器件性能。有 /4的DFB单频激光器
2。2 量子阱结构文献综述
量子阱结构是用MBE和MOCVD技术制作的作用区,注入的空穴和电子不再存在一个连续的能带里,而是在不连续的能级上。能态密度的形状从连续的抛物线变为类阶梯形。载流子将在各量子化能级之间发生复合跃迁,载流子的运动受限越强,其阈值电流越低(就目前水平来看,已经低于1mA),在室温下,其温度灵敏度 大于300K,所以其微分增益会大出很多,还能做到窄线宽和高速率。改善激光腔的设计,缩短量子阱的宽度,可以使谐调范围加宽。一般来说,单量子阱激光器的作用区比薄作用区的激光器更薄,多量子阱激光器拥有的几十个甚至几百个阱限制层与层之间相互交替重叠,构成作用区,这种激光器的线宽很窄,更方便高速工作。基于这些特点,这种结构已经广泛应用在面发光、高功率、低阈值、高速率等类型激光器中。