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大功率Inp半导体激光器

大功率的1.5um通信波段LD可以应用空间激光通信,激光雷达,激光制导等。1.5um穿透烟雾的能力也更强,1.5um人眼损伤阈值为85nm波段小几万倍。光纤通信主要是1.5um半导体激光传输。因此,研究提高了1.5um波段激光器的功率是一个非常有意义的方向。

影响出光功率提高的两个主要因素是:)和

先说一下半导体激光器的一些基本理论,分析影响功率的因素有哪些?

光子腔在半导体激光器中的损失包括两个过程:图片

腔面损耗

,有:

出光功率表达式高于阈值:

将微分量子效率定义为输出的光子数与注入的电子空穴较,可以表示为

从上述公式可以看出,微分量子效率的倒数与腔长L之间的关系曲线可以通过测量不同腔长的斜率效率来确定,然后通过线性拟合获得直线的斜率和交点

图片

内量子效率

所以激光器由其以及决定。

为了提高激光器的出光功率,必须提高斜率效率。设备的斜率效率与内部量子效率成正比,与内部损耗和腔长成正比。因此,在设备结构设计中,重点优化材料和结构,获得尽可能大的内部量子效率和尽可能小的内部损耗。

激光器内部损失的主要产生机制是由材料内部载流子吸收、波导散射损失、延伸质量不均匀或材料缺陷引起的光学散射。延伸材料的质量直接影响因此,在保证材料外延质量的前提下,波导的内部损失可以通过合理设计光腔内的光场分布和材料的掺杂形状来减少。

自由载流子吸收导致的总损耗可表示为:

量子陷阱损耗、波导损耗、覆盖层损耗可分别从左到右计算,

对应各层的限制因素,n,p分别代表各层电子和空穴浓度,

大小与激光器的激射波长有关。

所以自由载流子吸收导致的总损耗由各层的限制因子,电子和空穴的浓度以及散射截面决定。所以

从定义上看,光限因子是光场与有源区重叠面积与整个光场分布的百分比。光限因子的分析如下:

定义d是有源层的宽度,然后是光场分布函数点。因此,一般采用尽可能宽的波导来减少限制因素,减少内部损失,从而转化效率,提高光功率。使用多宽波导是一个重要的研究方向,而不是越宽越好。

标签: 1064nm半导体激光二极管

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