由中科院长春光机所和中科院物理所共同承担的“980nm大功率重直腔表面发射激光器(VCSEL)”项目日前通过鉴定。
据介绍,垂直腔表面发射激光器作为半导体激光技术中的新型器件,相对传统的边发射半导体激光器具有光束质量好、易于制作大规膜集成列阵等优点。在通信、加工、医疗、显示等领域具有广泛的应用前景,目前,国际垂直腔表上面发射半导体激光器方面的研究主要集中在面向光通信应用的850nm波段小功率器件,并已经商品化,而980nm高功率激光的报道还很少。
面对高功率垂直腔表面发射激光器的未来发展趋势和国民经济建设的实际需求,长春光机所与中科院物理所联合,开展了“980nm高功率垂直腔面发射激光器研究”的研究。他们建立了高功率垂直腔面发射激光器结构优化设计理论模型,采用能带理论计算了量子阱光增益、最佳掺杂浓度；用有限元法首次研究了底发射结构电极间距的最佳距离等；首次采用高导热A1203薄膜钝化技术减少非辐射复合降低器件阈值电流；首次采用氧化铪多层膜组合技术制备高透过率出光窗口等,促使研究工作取得了突破性进展,首次研制出500μm、600μm、700μm大直径高功率垂直腔表面发射激光器件,连续波光功率输出均为1.95瓦。研制出200μm直径VCSEL器件,10ns条件下峰值光功率10.5瓦,光功率密度33.4kW/cm2；300μm直径VCSEL器件连续波光功率输出1.11瓦,光功率密度1.57kW/cm2；上述指标据称均高于国际报道的同类器件。与此同时,通过高温快速老化方法实验,器件的寿命达到4,500小时。
两家单位将进一步优化器件工艺,并将产品推向市场。
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