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一种高功率638nm红光半导体激光器
1
作者 黄建华 孙玉润 +3 位作者 朱鲁江 于淑珍 张瑞英 董建荣 《半导体技术》 北大核心 2026年第2期125-131,共7页
研制了一种80μm脊宽的双脊波导AlGaInP/GaAs高功率638 nm波长红光半导体激光器。为抑制宽条型激光器高功率工作的腔面光学灾变损伤,通过Zn杂质扩散诱导GaInP/AlGaInP量子阱混杂,在器件腔面构建了非吸收窗口(NAW)结构,有效提高了器件的... 研制了一种80μm脊宽的双脊波导AlGaInP/GaAs高功率638 nm波长红光半导体激光器。为抑制宽条型激光器高功率工作的腔面光学灾变损伤,通过Zn杂质扩散诱导GaInP/AlGaInP量子阱混杂,在器件腔面构建了非吸收窗口(NAW)结构,有效提高了器件的输出功率。此外,结合干法刻蚀与湿法腐蚀工艺刻蚀脊条间隔离沟道,有效降低了脊侧壁损伤并获得较为陡直的侧壁形貌。制备了宽度520μm、腔长1500μm的常规结构和NAW结构两类激光器,在脉冲电流下测试其输出特性。结果显示,室温下NAW结构激光器在3 A时最大输出功率达2.31 W,相较常规器件提升了近2倍。NAW结构激光器的特征温度为91 K,波长随电流和温度的漂移系数分别为2.08 nm/A和0.22 nm/K。 展开更多
关键词 红光激光器 量子阱混杂 非吸收窗口(NAW) 干法刻蚀 湿法腐蚀
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高功率GaN基蓝光二极管激光器性能退化实验研究
2
作者 谢鹏飞 张永刚 +6 位作者 王丞乾 吕文强 武德勇 郭林辉 雷军 王昭 高松信 《强激光与粒子束》 北大核心 2026年第1期1-7,共7页
高功率GaN基蓝光二极管激光器在工业加工、铜材料焊接、3D打印和水下激光通信等技术领域有着广泛的应用前景。蓝光二极管激光芯片COS单元器件具有热阻低和尺寸小的优点,但是该器件存在可靠性较低的问题,导致其在工业化应用中受到一定限... 高功率GaN基蓝光二极管激光器在工业加工、铜材料焊接、3D打印和水下激光通信等技术领域有着广泛的应用前景。蓝光二极管激光芯片COS单元器件具有热阻低和尺寸小的优点,但是该器件存在可靠性较低的问题,导致其在工业化应用中受到一定限制,因此对其性能退化因素进行深入研究。基于光学显微技术、扫描电子显微表征和能谱分析手段对经过长时老化考核后器件的性能退化因素进行分析研究。实验研究和分析表明,GaN基体材料缺陷、腔面多余物沉积和光化学腐蚀是导致蓝光二极管激光芯片性能退化的主因,同时良好的气密性封装可提高二极管激光芯片的可靠性。 展开更多
关键词 高功率GaN蓝光二极管激光器 性能退化 二极管激光器封装 气密封
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一种氧化限制型650nm红光垂直腔面发射激光器
3
作者 陆琦 孙玉润 +4 位作者 韩翼 于淑珍 朱鲁江 程立文 董建荣 《半导体技术》 北大核心 2026年第3期215-221,共7页
针对激光显示的应用需求,研制了单横模650 nm波长红光垂直腔面发射激光器(VCSEL)。计算分析了GaInP/AlGaInP多量子阱结构的增益特性,设计了以GaInP/AlGaInP多量子阱为有源区、AlGaAs/AlGaAs和AlGaAs/AlAs分布式布拉格反射器分别为上、... 针对激光显示的应用需求,研制了单横模650 nm波长红光垂直腔面发射激光器(VCSEL)。计算分析了GaInP/AlGaInP多量子阱结构的增益特性,设计了以GaInP/AlGaInP多量子阱为有源区、AlGaAs/AlGaAs和AlGaAs/AlAs分布式布拉格反射器分别为上、下反射器的VCSEL。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术生长外延材料,采用湿法氧化等标准VCSEL加工工艺制备了不同氧化孔径的VCSEL。为探究氧化孔径对器件工作模式的影响,测试了不同氧化孔径器件的光谱特性和功率-电流-电压(P-I-V)特性。结果显示,氧化孔径为4、6和8μm的器件均为单横模输出。氧化孔径为6μm的器件在2 mA注入电流下输出波长为650.4 nm,谱线宽约为0.2 nm,室温下阈值电流为1 mA,最大输出功率和斜率效率分别达到1.1 mW和0.4 W/A。当注入电流增大到7 mA时,氧化孔径为10μm的器件由单横模变为多横模工作。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器(VCSEL) 红光 单横模 氧化限制结构 激光显示
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隧道结级联多有源区激光器光束整形与合束系统
4
作者 曾越 仲莉 +4 位作者 薛春来 陈平 王钇心 肖湘珂 胡涛 《发光学报》 北大核心 2026年第1期133-143,共11页
在通过隧道结形成的多有源区串联结构的半导体激光器中,由于发光区域之间通常缺乏有效的横向光学耦合,各有源区的激射光斑在远场呈现多个非相干的离散空间分布。经过快轴准直后,输出光束表现为一系列相对于光轴对称的离散角度分布,不仅... 在通过隧道结形成的多有源区串联结构的半导体激光器中,由于发光区域之间通常缺乏有效的横向光学耦合,各有源区的激射光斑在远场呈现多个非相干的离散空间分布。经过快轴准直后,输出光束表现为一系列相对于光轴对称的离散角度分布,不仅导致远场发散角显著增大,还使远场强度分布维持多光斑结构。经光学系统聚焦或成像后,引发焦斑质量退化,限制光纤耦合效率及输出光束亮度的提升。针对该问题,本文提出基于临界角调控的全反射棱镜组和对称式高反射棱镜结构的光束整形方法,通过临界角下的选择性反射实现多发射区光束的角度重构,使角空间中原本离散的三峰分布经整形后合成为单峰集中分布,快轴发散角由0.52°压缩至0.11°,实现约79%的角度压缩率,提升了多有源区光束方向的一致性。结合快轴暗区压缩棱镜与伽利略缩束系统,进一步实现快慢轴光束参数积的匹配。整形后,快轴光束参数积由54.6 mm·mrad降低至22.8 mm·mrad,焦平面光强分布由“三光斑离散分布”转变为“单光斑集中分布”,并将聚焦光束耦合进NA 0.22、芯径300μm的光纤中。系统峰值输出功率达630 W,光-光转换效率为78.8%。此外,通过装调与加工容差分析、热-结构耦合仿真及光谱色散与热致折射率效应分析评估了全反射角度整形镜的稳定性与可实现性,表明该光束整形与合束方案具有良好的光学稳定性和工程应用前景。 展开更多
关键词 隧道结级联多有源区半导体激光器 快轴准直 光束整形 角度校正 光束质量 光纤耦合
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c切Nd:YVO_(4)/Cr^(4+):YAG被动调Q 1064nm激光器实验研究
5
作者 胡千廷 付鑫鹏 +4 位作者 阮迪 潘禹轩 俞航航 孟诗涵 付喜宏 《发光学报》 北大核心 2026年第2期330-339,共10页
在第二阈值条件理论指导下,构建LD端面泵浦凹-平谐振腔,以1%(at.)c切Nd:YVO4为增益介质、初始透过率95.09%的Cr^(4+):YAG为可饱和吸收体(SA),系统优化输出镜透过率、腔长、准直聚焦镜焦距比与聚焦镜轴向位置等关键参数。实验结果表明,... 在第二阈值条件理论指导下,构建LD端面泵浦凹-平谐振腔,以1%(at.)c切Nd:YVO4为增益介质、初始透过率95.09%的Cr^(4+):YAG为可饱和吸收体(SA),系统优化输出镜透过率、腔长、准直聚焦镜焦距比与聚焦镜轴向位置等关键参数。实验结果表明,谐振腔的增益-损耗平衡主要由输出耦合透过率与腔长共同决定。腔长增大使重复频率下降、脉宽展宽,缩短聚焦镜焦距虽可提升重复频率但平均功率略降,聚焦位置存在单峰最优。在T_(OC)=14.2%、腔长12 mm、f_(1):f_(2)=10:6.43并精调聚焦位置条件下,在泵浦功率为1.9 W时获得平均功率501 mW、重复频率217 kHz、脉宽14.4 ns且时域抖动≤700 ns的稳定被动调Q输出。结论表明,第二阈值条件为Nd:YVO_(4)/Cr^(4+):YAG被动调Q激光器提供了清晰的设计与调参路径,通过匹配输出耦合、腔几何与模场尺寸、位置,可在确保SA快速漂白的同时高效提取能量,从而实现高重复频率、窄脉宽与低抖动的稳定输出。c切Nd:YVO4因受激发射截面较小、各向同性等特性,更易满足第二阈值并支撑高重复频率运转,相关结果可为精密加工、激光测距与非线性频率变换等应用提供依据。 展开更多
关键词 第二阈值条件 c切Nd:YVO_(4) 被动调Q 高重复频率
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基于温度电流双反馈的半导体激光驱动器设计
6
作者 肖毅恒 杜功志 候华毅 《应用物理》 2026年第2期81-92,共12页
近年来半导体激光驱动技术日益成熟,激光器已在特定领域,例如光电传感、量子探测等行业中均有良好运用。现有恒功率控制主要通过调节电流或者温度分别实现,但由于缺乏协同分析,稳定能力有限,可能导致输出功率、光束质量等发生变化。为... 近年来半导体激光驱动技术日益成熟,激光器已在特定领域,例如光电传感、量子探测等行业中均有良好运用。现有恒功率控制主要通过调节电流或者温度分别实现,但由于缺乏协同分析,稳定能力有限,可能导致输出功率、光束质量等发生变化。为提升半导体激光器的稳定性,本文设计了一种电流与温度双反馈控制的驱动系统。该系统采用ADN2830芯片实现精密电流控制,结合MAX1978芯片构建温度调节回路,并通过STM32F103主控进行协同管理。测试结果表明,工作温度波动控制在±0.1℃以内,输出光功率稳定性变化不超过1%,为小功率半导体激光器提供了高可靠性驱动解决方案。 展开更多
关键词 半导体激光器 恒温控制 温度电流双反馈
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原子磁强计中垂直腔面发射激光器温控算法研究
7
作者 刘航 王其军 +3 位作者 左战春 苏灿 周睿 王佳琪 《半导体光电》 北大核心 2026年第1期149-157,共9页
温度波动对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的波长影响显著,在外界温度骤变的复杂环境下采用传统PID进行温度控制存在超调量大、抗干扰能力弱和自适应性能差等问题。文章通过仿真分析VCSEL温控系统的三维稳态热分布特性,建立温度控制数学模型... 温度波动对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的波长影响显著,在外界温度骤变的复杂环境下采用传统PID进行温度控制存在超调量大、抗干扰能力弱和自适应性能差等问题。文章通过仿真分析VCSEL温控系统的三维稳态热分布特性,建立温度控制数学模型,提出一种基于反向传播(BP)神经网络优化的PID控制方法。在MATLAB/Simulink环境中,将所提出的方法与经典PID控制、模糊PID控制进行对比仿真实验。结果表明,该方法利用BP神经网络实现在线整定PID参数,有效抑制了系统超调,显著提高了系统对环境变化的适应能力与鲁棒性,从而整体提升了温控性能,能够满足高精度原子磁强计对激光器温度稳定性的严格要求。 展开更多
关键词 VCSEL温控系统 常规PID控制 模糊PID控制 BP神经网络PID控制
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可调谐MEMS-VCSEL微桥梁制备及其应力的影响 被引量：2
8
作者 朱鲁江 孙玉润 +2 位作者 张琪 于淑珍 董建荣 《半导体技术》 北大核心 2025年第6期589-594,共6页
针对微电子机械系统(MEMS)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)中静电驱动微桥梁结构制备工艺开展研究,旨在制备平直的悬空微桥梁结构,并通过工艺优化提高其可靠性。利用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法刻蚀Ge牺牲层,这种方法既能够防止湿法腐... 针对微电子机械系统(MEMS)的垂直腔面发射激光器(VCSEL)中静电驱动微桥梁结构制备工艺开展研究,旨在制备平直的悬空微桥梁结构,并通过工艺优化提高其可靠性。利用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法刻蚀Ge牺牲层,这种方法既能够防止湿法腐蚀横向刻蚀过多,还可以提高Ge和底部电极Ti的刻蚀比。通过XeF_(2)气体干法刻蚀去除剩余的Ge以释放微桥梁结构,避免湿法腐蚀释放造成的微桥梁结构与衬底粘附问题,测试结果表明XeF_(2)横向腐蚀Ge的速率高达150μm/min。此外,选用SiNx介质作为微桥梁结构层,并通过优化等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺条件调控薄膜应力为低张应力,解决了残余应力导致的微桥梁结构弯曲和断裂问题,制备了平直的悬空微桥梁结构。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 微桥梁结构 Ge刻蚀 XeF_(2)干法刻蚀 残余应力
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铯原子D_(2)线饱和吸收谱稳频半导体激光器 被引量：2
9
作者 叶瀚礼 高俊 +4 位作者 王新龙 池皓 陈炯 崔索超 耿安兵 《激光技术》 北大核心 2025年第2期245-249,共5页
半导体激光器在自由运转过程中容易受到温度、振动等外界因素的影响,输出激光的频率稳定性难以满足量子精密测量、高精度光谱、激光通信等领域的技术要求。为了获得频率稳定的输出激光,设计了一种稳频半导体激光器。基于133 Cs原子D 2... 半导体激光器在自由运转过程中容易受到温度、振动等外界因素的影响,输出激光的频率稳定性难以满足量子精密测量、高精度光谱、激光通信等领域的技术要求。为了获得频率稳定的输出激光,设计了一种稳频半导体激光器。基于133 Cs原子D 2线的超精细能级结构特性和饱和吸收原理,将6^(2)S_(1/2),F=4〉→6^(2)P_(3/2),F′=5〉饱和吸收峰对应的原子跃迁频率作为参考标准,采用反馈控制的方法实现了输出激光频率闭环锁定。结果表明,闭环锁定下秒级频率稳定度达3.88×10^(-12),积分时间16 s时频率稳定度最低达1.70×10^(-12),12 h拍频信号波动小于140 kHz,线宽为438.41 kHz@10μs,12 h功率稳定性为6.11×10^(-4),整机体积为9×10^(3)cm^(3);饱和吸收光谱和反馈控制的共同作用可以大幅度减小半导体激光器自由运转时的频率波动。该激光器频率稳定度等部分关键指标达到较高水平,实现小型化并长期稳定运行,能够满足量子测量等应用领域对频率锁定激光光源的技术要求。 展开更多
关键词 激光器 半导体激光器 饱和吸收 频率稳定
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低成本半导体激光器2级高稳定温控系统研制 被引量：2
10
作者 孙磊 宫廷 +5 位作者 郭古青 田亚莉 孙小聪 周月婷 邱选兵 李传亮 《激光技术》 北大核心 2025年第2期239-244,共6页
为了解决半导体激光器温度漂移导致输出波长偏移的问题,提出了一种双闭环分布式反馈(DFB)激光器2级温控系统。在激光器自身内部温控系统的基础上,引入了外部环境温度的环路控制系统,确保激光器能够处于稳定的工作温度范围内;以嵌入式处... 为了解决半导体激光器温度漂移导致输出波长偏移的问题,提出了一种双闭环分布式反馈(DFB)激光器2级温控系统。在激光器自身内部温控系统的基础上,引入了外部环境温度的环路控制系统,确保激光器能够处于稳定的工作温度范围内;以嵌入式处理器为主控制器,采用数字比例-积分-微分控制算法,结合脉冲宽度调制技术和低成本H桥芯片控制热电制冷器的加热和制冷,实现激光器温度的精确控制;环境温度不变的条件下改变激光器的控制温度,以及激光器的工作温度不变的条件下改变环境温度,并进行了温度稳定性实验。结果表明,该系统的温控精度可高达±0.03℃;以近红外DFB激光器进行波长稳定性实验时,连续120 min内,激光器波长变化的最大误差为0.0036 nm;电流保持不变的情况下,激光器输出波长与温度的相关系数高于0.9996。该温控系统具备高精度、低成本和紧凑体积的特点,在分子光谱、气体检测、光纤通信等领域具有一定的应用前景。 展开更多
关键词 激光技术 温度控制 比例-积分-微分算法 2级系统 半导体激光器
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基于反射式体布拉格光栅的450 nm窄带宽半导体激光器实验研究 被引量：1
11
作者 曹波涛 闫运浩 +4 位作者 柴聪鹏 郭凌伟 华有杰 徐时清 赵士龙 《光子学报》 北大核心 2025年第1期10-17,共8页
体布拉格光栅作为激光外腔镜可以有效降低激光器运行过程中热效应引起的温度漂移和谱线加宽问题。利用中心波长为449.7 nm的体布拉格光栅作为蓝光半导体激光器的外腔反射镜对激光器进行外腔锁模,研究激光器的输出光特性。实验确定了具... 体布拉格光栅作为激光外腔镜可以有效降低激光器运行过程中热效应引起的温度漂移和谱线加宽问题。利用中心波长为449.7 nm的体布拉格光栅作为蓝光半导体激光器的外腔反射镜对激光器进行外腔锁模,研究激光器的输出光特性。实验确定了具备稳定激光输出的蓝光二极管-快轴准直镜-慢轴准直镜的激光器结构。在不同电流和水冷温度条件下,分析了电流漂移和温度漂移现象,并检测了体布拉格光栅对激光波长锁定的效果。在22℃水冷和1 A电流条件下,体布拉格光栅将激光器的中心波长稳定在449.7 nm,谱线半高全宽压缩至0.1 nm,实现了具有波长稳定性的窄带宽激光输出。该研究可为开发高亮度、高功率、高色纯度的蓝光半导体激光器提供参考。 展开更多
关键词 激光器 窄带宽 蓝光 外腔锁模 温度漂移 波长稳定性
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面发射激光器的高速性能研究 被引量：1
12
作者 陈钊 李惠 +4 位作者 钟础宇 张幸 苗威 王彬 张帅一 《激光技术》 北大核心 2025年第1期74-78,共5页
为了简化工艺,提高面发射激光器的调制带宽与数据传输速率,采用多量子阱有源区设计、介质平面化工艺制备、氧化约束限制等方法,制备了一种发射波长为850 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。工艺上采用低介电常数的聚酰亚胺(PI)进行平面化... 为了简化工艺,提高面发射激光器的调制带宽与数据传输速率,采用多量子阱有源区设计、介质平面化工艺制备、氧化约束限制等方法,制备了一种发射波长为850 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。工艺上采用低介电常数的聚酰亚胺(PI)进行平面化,而非高速VCSEL芯片上常用的苯并环丁烯,研究了基于PI胶平面化工艺的高速器件的寄生响应。结果表明,在低偏置电流下,具有3μm氧化孔径的VCSEL显示出最大调制带宽为25.2 GHz,谐振频率为24.3 GHz,寄生截止频率为13.2 GHz,调制电流效率因子为22.726 GHz/mA^(1/2),D因子为19.670 GHz/mA^(1/2),阈值电流和微分电阻分别达到0.27 mA和215.965Ω,最大光输出功率为0.9 mW;PI方案可用于调制带宽为25 GHz及以下的产品。这一结果对简化工艺、提高面发射激光器的数据传输速率具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 激光器 垂直腔面发射激光器 高速调制 聚酰亚胺平面化 简化工艺
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基于YOLOv8n的罂粟识别改进算法研究 被引量：1
13
作者 陈海涛 王辉 +2 位作者 邓涛 刘永粤 张琪 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期201-212,共12页
针对罂粟检测任务模型存在的小目标识别、背景复杂、目标物体相对尺度变化等问题,提出了一种基于YOLOv8n的罂粟识别改进算法。该算法通过引入iRMB注意力机制以增强罂粟小目标检测能力,通过将upsample模块替换为CARAFE上采样算子以提升... 针对罂粟检测任务模型存在的小目标识别、背景复杂、目标物体相对尺度变化等问题,提出了一种基于YOLOv8n的罂粟识别改进算法。该算法通过引入iRMB注意力机制以增强罂粟小目标检测能力,通过将upsample模块替换为CARAFE上采样算子以提升罂粟在复杂背景中的识别率,通过将损失函数由CIoU替换为MPDIoU以应对罂粟遥感目标相对尺度变化问题。研究结果表明:基于YOLOv8n的罂粟识别改进算法可将传统YOLOv8n算法的mAP从83.1%提升至86.6%,其中罂粟果实识别的AP提升1.0个百分点,罂粟花蕊识别的AP提升6.1个百分点,实现了对罂粟识别综合性能的提升。 展开更多
关键词 罂粟识别 算法改进 YOLOv8n算法 注意力机制
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面向中波红外应用的压电调谐Fabry-Perot滤波器设计
14
作者 高岩 周易 +6 位作者 应翔霄 周建 王芳芳 黄敏 汪玲芳 刘云猛 陈建新 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第10期39-47,共9页
为满足中波红外波段动态光谱选择的应用需求,设计了一种基于压电驱动的可调谐Fabry-Pérot(F-P)滤波器。该器件采用压电陶瓷叠堆结构实现谐振腔腔长的高精度调控,并引入分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)作为高... 为满足中波红外波段动态光谱选择的应用需求,设计了一种基于压电驱动的可调谐Fabry-Pérot(F-P)滤波器。该器件采用压电陶瓷叠堆结构实现谐振腔腔长的高精度调控,并引入分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)作为高反射镜面,从而有效提升光谱分辨率。构建了多物理场耦合仿真模型,对器件在电、热、力耦合作用下的位移特性与结构稳定性进行了系统分析。电力耦合分析结果表明,该滤波器在-150~150?V电压范围内,腔长可在4.40~15.60?μm之间连续可调,对应透射峰波长覆盖2.20~7.80?μm,具备优异的宽谱调谐能力。此外,还分析了材料色散、消光系数和反射相移对滤波性能的影响,结果表明在低阶干涉条件下,反射相移对透射谱段的位置具有显著影响。研究结果可为中红外高性能光谱滤波器的设计与应用提供理论支撑与参考依据。 展开更多
关键词 可调谐滤波器 压电陶瓷 Fabry-Pérot谐振腔 中波红外
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光电二极管放大电路的SPICE仿真与实验研究
15
作者 丛梦龙 周昆鹏 《现代电子技术》 北大核心 2025年第16期19-24,共6页
为整体提升光电二极管放大电路性能,在理论研究基础上,结合软件仿真和实验测试对设计方案加以优化。首先从系统传递函数角度出发,揭示引发电路振荡的原因,即开环增益和反馈因子之间特定幅度和相位关系。在此基础上,利用TINA SPICE交流... 为整体提升光电二极管放大电路性能,在理论研究基础上,结合软件仿真和实验测试对设计方案加以优化。首先从系统传递函数角度出发,揭示引发电路振荡的原因,即开环增益和反馈因子之间特定幅度和相位关系。在此基础上,利用TINA SPICE交流和瞬态仿真功能,以图解方式直观阐明振荡条件,并给出用于相位补偿的反馈电容取值不同时所测得的环路增益波特图,以及系统频率响应、阶跃响应和脉冲响应。对比上述仿真结果,讨论反馈电容对系统稳定性和带宽的影响,并进一步考虑稳定性和带宽,计算出补偿电容的理想取值。针对因电容过小而在应用中难以实现的问题,提出以T型阻容网络等效小电容的策略,并通过仿真加以验证。最后,对系统相位裕度和带宽进行了实验测试。结果表明,当补偿电容为5 pF时,相位裕度约为68.4°,过冲优于8%,未见振铃现象。 展开更多
关键词 光电二极管 开环增益 TINA SPICE 反馈因子 环路增益 相位裕度
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片上微腔激光器发展概述
16
作者 刘启发 曹宇翼 +2 位作者 黄远 李韩哲 朱刚毅 《发光学报》 北大核心 2025年第12期2241-2264,共24页
对不同种类半导体微腔激光器的基本原理、特点、发展及应用进行了综述。分布式反馈(DFB)激光器依靠其布拉格光栅达成稳定的单模输出,适合应用在高速大容量光通信、硅光子集成等;回音壁模式(WGM)激光器依靠高品质因子和低阈值特性,适用... 对不同种类半导体微腔激光器的基本原理、特点、发展及应用进行了综述。分布式反馈(DFB)激光器依靠其布拉格光栅达成稳定的单模输出,适合应用在高速大容量光通信、硅光子集成等;回音壁模式(WGM)激光器依靠高品质因子和低阈值特性,适用于非线性光学以及高灵敏度传感;垂直腔面发射激光器(VCSELs)有着低功耗与高速调制的良好特性,应用于短距离传输和人脸识别、激光雷达等消费电子范畴;波长级有源区掩埋(LEAP)激光器通过优化能源利用效率与集成水平,加快光子系统的创新升级;光子晶体面发射激光器(PCSELs)借助二维光子晶体结构达成高功率、低发散角以及高光束质量的输出,属于新一代的高性能激光源。本文分析了这些激光器的性能与应用场景,归纳了各自的技术特点,探讨了今后的发展趋向。 展开更多
关键词 微腔激光器 分布式反馈激光器 回音壁模激光器 垂直腔面发射激光器 光子晶体激光器
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基于Sb_(2)O_(3)可饱和吸收体的2.8μm被动调Q激光器
17
作者 张雅馨 陈邱笛 +4 位作者 卢思亮 陈言 张沛雄 李真 陈振强 《发光学报》 北大核心 2025年第3期528-535,共8页
提出了一种采用978 nm侧泵的基于氧化锑可饱和吸收体掺铒被动调Q激光器。采用垂直微间距升华法(chemical reaction assisted vertical micro sublimation method,CVMS)成功地将Sb_(2)O_(3)转移到Al_(2)O_(3)衬底上,并对其进行了形貌、... 提出了一种采用978 nm侧泵的基于氧化锑可饱和吸收体掺铒被动调Q激光器。采用垂直微间距升华法(chemical reaction assisted vertical micro sublimation method,CVMS)成功地将Sb_(2)O_(3)转移到Al_(2)O_(3)衬底上,并对其进行了形貌、结构等性能表征。采用978 nm侧泵实现了基于Sb_(2)O_(3)-SA掺铒晶体材料的被动调Q,最大单脉冲能量和最大峰值功率分别为6.84μJ和1.12 W。随着泵浦功率的增加,脉冲宽度从19.64μs减小到6.09μs,重复频率从19.10 kHz增大到62.13 kHz。输出激光的中心波长位于2793 nm,且波长在2793 nm处对应的FWHM为9.10 nm。实验结果表明,基于氧化锑可饱和吸收体的铒掺杂晶体材料被动调Q激光器为利用新型可饱和吸收体实现更低成本、稳定性更强且谐振腔设计简单的~3μm中红外激光器提供了新依据。 展开更多
关键词 Er^(3+) ~3μm激光 被动调Q 氧化锑可饱和吸收体
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基于一维光子晶体纳米束的外腔激光器光电设计
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作者 胡清波 杨一粟 +4 位作者 童彬彬 熊伟宏 严英占 朱刚毅 杨大全 《发光学报》 北大核心 2025年第12期2353-2361,共9页
提出了一种具有一维光子晶体纳米束腔的波导型外腔半导体激光器,通过将反射式半导体光放大器与硅基纳米束腔进行对接耦合,实现了混合集成激光器。纳米束腔具有高品质因子、小模式体积和紧凑的尺寸,是构建窄线宽、可调谐外腔半导体激光... 提出了一种具有一维光子晶体纳米束腔的波导型外腔半导体激光器,通过将反射式半导体光放大器与硅基纳米束腔进行对接耦合,实现了混合集成激光器。纳米束腔具有高品质因子、小模式体积和紧凑的尺寸,是构建窄线宽、可调谐外腔半导体激光器的核心无源器件。我们建立了针对纳米束腔的波导型外腔激光器综合仿真模型,优化了模斑转换器以实现反射式半导体光放大器和硅基单模线波导的高效耦合,并进一步讨论了模斑转换器插入损耗、外腔反射率对外腔激光器激射性能的影响。我们发现,改变纳米束腔所处环境折射率可以实现激光波长的高效调谐,调谐效率仿真值为120 nm/RIU。所设计的外腔激光器的纳米束腔尺寸仅为0.7μm×20μm,线宽仿真值为30 kHz。 展开更多
关键词 外腔半导体激光器 纳米束 硅基光子学 混合集成
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基于SiO_(2)/ZnS的宽带反射镜垂直腔面发射激光器研究
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作者 闫晓东 苏金宝 +3 位作者 吴博 刘莹 邓军 解意洋 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期155-164,共10页
研究了具有SiO_(2)/ZnS宽带反射镜的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过仿真分析了SiO_(2)/ZnS材料组合的分布式布拉格反射镜(DBR)结构,结果表明该DBR结构可通过较少周期数实现宽反射带特性。通过磁控溅射技术在室温下沉积SiO_(2)/ZnS DBR... 研究了具有SiO_(2)/ZnS宽带反射镜的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。通过仿真分析了SiO_(2)/ZnS材料组合的分布式布拉格反射镜(DBR)结构,结果表明该DBR结构可通过较少周期数实现宽反射带特性。通过磁控溅射技术在室温下沉积SiO_(2)/ZnS DBR,反射谱测试结果显示,SiO_(2)/ZnS DBR的反射带宽可达209 nm。同时,在VCSEL器件表面沉积了中心波长为850 nm的DBR结构,所制备的VCSEL在室温下的阈值电流为0.5 mA,峰值功率为1.55 mW。DBR中心波长偏移50 nm以上的器件依旧可以实现稳定激光输出,且不影响其P-I-V特性和光谱特性。文中研究的宽带DBR拥有较大的波长容差,显著降低了DBR生长过程中的工艺精度要求,使得宽带反射镜VCSEL的设计与制造更加灵活。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 宽带布拉格反射镜 SiO_(2)/ZnS 磁控溅射
原文传递
谐振周期增益有源区Al_(x)Ga_(1-x)As间隔层对940 nm垂直腔面发射激光器性能的影响
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作者 武彬 董海亮 +4 位作者 贾志刚 贾伟 马淑芳 尚林 许并社 《发光学报》 北大核心 2025年第11期2109-2118,共10页
采用PICS 3D仿真软件设计了具有不同Al组分AlxGa-As间隔层的谐振周期增益(Resonant periodic gain,RPG)有源区,研究了940 nm垂直腔面发射激光器(Vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)的光电特性,以实现高输出功率和高功率转... 采用PICS 3D仿真软件设计了具有不同Al组分AlxGa-As间隔层的谐振周期增益(Resonant periodic gain,RPG)有源区,研究了940 nm垂直腔面发射激光器(Vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)的光电特性,以实现高输出功率和高功率转换效率。仿真结果表明,当间隔层Al组分为0.1时,RPG VCSEL的峰值输出功率达到24.32 mW,峰值功率转换效率达到51.7%。通过分析间隔层的能带结构,研究了载流子在RPG VCSEL有源区中的传输特性。研究结果表明,调节Al组分可以调控其能带结构,并控制辐射复合概率。这有效地减少了电子和空穴在间隔层中的积累,从而降低了非辐射复合。该研究为应变补偿量子阱RPG有源区中间隔层材料的选择提供了理论指导和数据支撑。 展开更多
关键词 垂直腔面发射激光器 高输出功率 谐振周期增益有源区 Al_(x)Ga_(1-x)As间隔层
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