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  • 1.3μm波段InAs/GaAs量子点激光器性能研究

    作者:杨维凯\王海龙 来源:网络 时间:2018-07-14 15:30 阅读:3299 [投稿]
    利用气态源分子束外延技术在GaAs衬底上生长InAs量子点材料,研制出激射波长为1.3 μm波段由5层量子点组成的3 mm腔长、3 μm脊条宽度的InAs/GaAs量子点激光器。

    量子点激光器的激射波长是由有源区量子点的能级决定的,而能级又与它的生长尺寸相关。尺寸的不均匀,会导致器件能够激射的波长范围很宽。

    改变激光器的注入电流大小,实际上是改变器件内部载流子的填充效应。也就是说,随着外加电流的持续注入,载流子浓度升高,基态强度饱和,使得载流子逐渐向更高能级填充,出现高能激发态激射。图2为20 ℃时,InAs/GaAs量子点激光器光谱随注入电流变化的变化情况。 


    通过增大注入电流,电流变化范围为100~300 mA,实现了器件光谱的电流调谐,调谐范围为10~15 nm,平均调谐速度为0.5 nm/mA。激射谱开始展宽、蓝移且光强度逐渐变大。

    在温度调谐过程中,利用填充介质的禁带宽度与温度的关系实现激射波长的调谐,调谐范围与有源层内的介质种类有关。实验中,在CW模式下,电流设定为200 mA。通过提高工作温度,变化范围为18~40 ℃,实现了器件光谱的温度调谐,如图3所示。 


    随着工作温度上升,器件激射光谱逐渐往长波方向移动,发生红移现象,平均调谐速度为0.59 nm/℃,调谐范围为15~20 nm。同时,激光器的损耗增加,量子效率降低,净增益减小,激射谱光强度逐渐减弱。

    2.2功率输出特性

    在CW模式下,温度为20 ℃,脊条宽度为3.0 μm,腔长为3.0 mm的InAs/GaAs激光器I-P、I-V曲线,如图4所示。在阈值电流下,激光器输出功率斜效率为115 mW/A,输出功率达到30 mW。 


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