高功率垂直外腔面发射半导体激光器增益设计及制备

• 作者: 刘云 宁永强 张俊 张建伟 张星 张继业 曾玉刚 王立军 秦莉
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 光抽运垂直外腔面发射半导体激光器 量子阱 增益芯片 高功率
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 85-93
• 页数: 9页
• 字数: 5665字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20191787

摘要

垂直外腔面发射半导体激光器(vertical external cavity surface emitting laser,VECSEL)兼具高功率与良好的光束质量,是半导体激光器领域的持续研究热点之一.本文开展了光抽运VECSEL最核心的多量子阱增益区设计,对量子阱增益光谱及其峰值增益与载流子浓度及温度等关系进行系统的理论优化,并对5种不同势垒构型的量子阱增益特性进行对比,证实采用双侧GaAsP应变补偿的发光区具有更理想的增益特性.对MOCVD生长的VECSEL进行器件制备,实现了VECSEL在抽运功率为35 W时输出功率达到9.82 W,并且功率曲线仍然没有饱和;通过变化外腔镜的反射率,VECSEL的激光波长随抽运功率的漂移系数由0.216 nm/W降低至0.16 nm/W,证实外腔镜反射率会影响VECSEL增益芯片内部热效应,从而影响VECSEL激光输出功率.所制备VECSEL在两正交方向上的发散角分别为9.2°和9.0°,激光光斑呈现良好的圆形对称性.