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中红外半导体激光器的热特性分析

Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器在紫外、可见光、红外等波段均有重要应用,具有广阔的发展前景。然而激光器的性能,包括阈值电流、光谱特性、工作模式等,都极大受到温度的影响。此博士学位论文主要利用数值分析方法对2μm波段锑化物多量子阱激光器和中红外量子级联激光器的热特性进行了深入的分析。内容包括:1.在前人工作的基础上,对应用于半导体激光器的热特性分析的有限元计算方法进行了大量优化工作,成功地加快了分析的效率和精度,并且使器件模型、材料性质等参数更加接近实际情况,从而分析结果更加准确。2.采用Abeles近似和插值法计算了尚无实验数据的一些三元和四元系锑化物材料的热导率参数;在结构特殊的量子级联激光器有源区中首次引入界面热阻的概念并采用DMM(Diffuse Mismatch Model)近似估算了其热导率;利用Debye近似计算了有限元分析所需的各种材料的热容。3.采用有限元方法,基于实际器件重点分析了InGaAsSb/AlGaAsSb脊  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)
中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)

半导体激光器性能表征及脉冲测量技术研究

本论文主要论述了自行设计开发的一套计算机控制的半导体激光器脉冲测量表征系统,以及在不同的脉冲驱动条件下应用本系统对InAsP/InGaAsP脊波导多量子阱、InGaAsSb/AlGaAsSb脊波导多量子阱、InAlAs/InGaAs/InP中红外量子级联等三种结构激光器的I-P、I-V及光谱特性进行的研究工作;通过对实验结果的分析,我们发展了分别基于脉冲I-P、I-V及光谱测量的三种半导体激光器热特性表征方法,并得到了这些激光器的热阻等热特性参数,现将有关研究结果总结如下:我们将脉冲发生器、数字示波器、傅里叶光谱仪、氦循环制冷系统、热电制冷系统、探针测试台、电流探头、光功率探测器等部件由计算机进行控制,组成了一套半导体激光器脉冲测量表征系统,该系统具有较宽的测量波段范围和较强的驱动脉冲脉宽调节能力,可满足多种激光器的脉冲测试要求。结合系统硬件,我们利用GPIB技术自行开发了一套用于控制该系统的测量与数据处理的控制软件。该软件具有...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

基于侧向微结构的中红外半导体激光器性能调控研究

中红外半导体激光器相比于其它体制中红外波段激光器具体积小、寿命长、转换效率高等优点,在气体探测、激光雷达、医疗及国防等领域有着重要的应用。但因器件材料体系及外延结构的影响,目前中红外半导体激光器普遍存在导热散热差、封装及温控要求高、侧向光束质量低的问题,这些限制了中红外半导体激光器的实际应用。针对上述问题,本论文将侧向微结构引入到中红外半导体激光器中,目的是实现中红外半导体激光器电、热、光特性的改善,具体的研究内容和成果如下:(1)采用有限元方法模拟研究了量子级联激光器热学、电学特性与波导结构的关联关系,提出阶梯型侧向波导微结构,有效改善了量子级联激光器侧向导热,使有源区中心温度对比传统结构有明显下降,同时提高了电流注入效率。(2)提出倾斜波导片上合束结构,采用软件模拟了倾斜波导各阶侧向模式的谐振状态和腔面反射率,从理论上证明该结构可有效抑制高阶侧向模式激射,可明显改善激光器侧向光束质量,同时揭示了器件阈值电流密度升高的原因。(...  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

2μm波段材料外延生长与激光器技术研究

2-10μm波段红外激光源表现出了日益巨大的应用潜力:大气光学检测和环境监测,自由空间光通讯,红外对抗,清洁能源,煤矿安全,分子光谱测量、激光医疗、红外雷达、生物技术和热成像。例如,许多污染物和有毒气体、液体的特征谱线都恰好位于这个波段:甲烷(3.3μm), CO2 (4.6μm), CO (4.2μm),NOx(6.5μm)和SOx(7.3μm)。在各种复杂环境、高浓度和大范围(ppb到100%)下的多成分混合物中需要对这些物质进行在线精确测量。2-10μm红外波段半导体材料主要以锑化物研究为主。然而,锑化物多元合金材料存在不互溶区,尤其是其中的载流子吸收是个很严重的问题,会严重影响激光器的制备过程和性能,以及该波段半导体激光器的实际应用。本论文主要围绕2μm以上波段半导体激光器材料和器件开展了研究工作。1)计算和分析了多元化合物InGaAsSb、AlGaAsSb的晶格常数这一重要参数,并分别给出了AlGaAsSb材料的晶格常...  (本文共100页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

InGaAs(Sb)近、中红外激光器材料与器件研究

1.5-2.0μm近、中红外波段半导体激光器在通讯、测高、测距、遥感等方面有着广泛的应用。研究位于该波段的低维半导体量子激光光源,已经成为半导体研究领域中的国际前沿和热点之一。本论文主要围绕1.5-2.0μm近、中红外波段半导体激光器材料和器件开展了研究工作,通过系统深入地开展低维In(Ga)As量子点激光器材料、中红外锑化物量子阱In(Al)GaAsSb激光器材料的MBE外延生长技术研究,探索了1.5-2.0μm近、中红外波段In(Ga)As(Sb)氐维量子尺寸(量子点、量子阱)激光器材料制备技术。通过优化材料质量,深入开展工艺研究,制备了位于该波段的半导体激光器件,为进一步开展近、中红外波段半导体激光器材料和器件研究提供了基础材料和技术支持。主要开展的研究内容如下:1)在1.5gm波段,深入开展了外延生长In(Ga)As/GaAs量子点激光器材料研究,分析了生长温度、生长速度、V/Ⅲ族束流比、掺杂浓度以及量子点密度、形状等对...  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国无线电电子学文摘》2010年04期
中国无线电电子学文摘

光电子技术

O432010040295湍流介质对激光瞄准测试系统的偏差影响分析/高明,吴振森(西安电子科技大学理学院)//红外与激光工程.―2010,39(1).―31~36.用波长1.06μm的YAG晶体激光器作为激光光轴指示器,设计一套远距离激光瞄准测试系统,在外场环境下进行大量实验,采集了不同距离、不同时段的光斑变化数据。在对光斑数据进行图像处理以及统计分析的基础上,通过分析不同时段光斑偏移标准差,研究了光束在3km范围内不同距离的偏移情况。同时,基于推广的惠更斯-菲涅耳原理和实测的现场气象数据,分析了湍流效应对传输光束相干性的影响。结果表明:大气的湍流效应以及相干性变化都会影响到光束的传输特性。结合实验得到的标准差曲线对统计模型进行修正,可为提高激光测试系统的瞄准精度提供依据。图6表1参14O432010040296远场激光瞄准过程中光束扩展的影响分析/吕宏,高明(西安工业大学光电工程学院)//激光与红外.―2010,40(2).―...  (本文共33页) 阅读全文>>