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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:3311 [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。

    为研究温度变化对器件功率输出性能的影响,测量了不同温度(10~50 ℃)下的激光器的I-P曲线,如图5所示。 


    对不同温度下的I-P曲线进行分析,可以得出:激光器的最高工作温度为50 ℃;随温度升高,激光器的最大输出功率降低,从36.6 mW下降到3.9 mW,同时器件斜效率减小,激光器性能迅速下降。这是因为温度升高时填充介质损耗增加,而且载流子散射加剧,使得能够转化为光子的电子-空穴对的数目减少,基态强度变小,从而光增益抵消更多的损耗,净增益变小,性能下降。

    特征温度T0 反映的是激光器阈值电流密度的温度稳定性,理论上。但是,由实验测得的特征温度与理论值相比还有很大差距。阈值电流密度Jth 与热沉温度T 的变化满足[13]:

    其中,J0 是温度为0 K时的阈值电流密度,T0 为器件的特征温度。可以看出,激光器的阈值电流密度随温度的变化呈现指数关系,即随温度升高,阈值电流密度指数上升,使得器件性能下降。量子点激光器的阈值电流密度随温度的变化关系,如图6所示。

     

    利用式(1)和式(2)线性拟合出激光器的特征温度T0 为40 K,J0 为0.4 A/cm2。可以说,特征温度的高低能够直接反映激光器中载流子受温度散射的强弱。提高特征温度,就要加强对载流子的限制。

    2.3 电压输出特性

    量子点激光器的电压输出性能与激光器工作温度密切相关。因为温度的变化会使有源层内载流子浓度、迁移率以及填充介质的导电性发生变化。为探究温度变化对激光器电压输出性能的影响,测量了不同温度(10~50 ℃)下激光器的I-V曲线,如图7所示。 


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