下载提示
- 1.该资料是网友上传的，本站提供全文预览，预览什么样，下载就什么样。
- 2.下载该文档所得收入归上传者、原创者。
- 3.下载的文档，不会出现我们的网址水印。
文档列表
文档介绍
该【垂直腔面发射激光器 】是由【haha】上传分享，文档一共【12】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【垂直腔面发射激光器 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。垂直腔面放射激光器
书目
定义
1
结构与工作原理
2
制作工艺
3
优点
4
应用
5
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的定义
垂直腔面放射激光器
英文名称:verticalcavitysurfaceemittinglaser,简称VCSEL
它是一种从垂直于衬底面射出激光的半导体激光器
一般应用于材料科学技术、半导体材料、半导体微结构材料及器件
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
组成:该结构由镜面、有源层和金属接触层组成。2个放射镜分别为n型和p型DBR堆的布喇格放射器。有源区由1~3个量子阱组成。有源区的两侧是限制层,一方面起限制载流子的作用,另一方面调整谐振腔的长度,使其谐振波长正好是所须要的激光波长。在衬底和p型DBR的外表面制作金属接触层,形成欧姆接触,并在p型DBR上制成一个圆形出光窗口,输出圆形的激光束。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
a)所示的激光器接受45°倾斜反射镜结构,其反射特性完全依靠于内部反射镜的倾角和平整度,工艺制作困难,且存在光束畸变问题;
b)接受高阶耦合光栅结构,尽管可以获得发散角小的窄细光束,但其反射光的大部分进入了衬底,使效率大幅降低,而且激光束的发散角度随波长变更而变更;
c)为有源区直径及腔长仅为微米量级的
微腔结构,简洁实现低阈值(Ith),具有较高的微重量子效率;所以(c)是垂直腔面放射激光器中最志向的结构。
依据其有源层的不同,可分为三种结构:45°镜面型、光栅耦合型、垂直腔型。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
其衬底的选择有以下3种:
硅衬底:将AlAs/GaAsDFB干脆生长在Si上,由于其界面不平整,使DFB的反射率较低,所以在硅(Si)上制作的VCSEL还不曾实现室温连续波工作。
蓝宝石衬底:美国南方加利福利亚高校的光子技术中心为使VCSEL放射的850nm波长光穿过衬底,接受晶片键合工艺将VCSEL结构从吸取光的GaAs衬底移开,转移到透亮的蓝宝石衬底上,提高了wall-plug效率,最大值达到25%。
***化钾衬底:基于***化钾(GaAs)基材料系统的VCSEL由于高的Q值而备受探讨者青睐,目前VCSEL接受最多也是生长在GaAs衬底上。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的工作原理
VCSEL与其它激光器发光原理一样,只要满足以下两个条件就可以实现激光激发。
粒子数反转过程:在有源区内存在粒子数反转,使激光煤质供应的增益足够超过损耗的状况下,当有电流注入时,光强将持续增加,处于高能态导带底的电子跃迁到处于低能态价带时,随着特定波长的光在有源区上下两个反射镜面来回反射,放大过程不断重复,便形成了激光。
谐振腔:由两个反射镜和增益介质组成的,是产生激光的主要条件之一。谐振腔在VCSEL中的主要作用是给在有源区内产生的光,在上下两个布拉格反射镜来回反射时,形成多次光能反馈供应的一个空腔,使受激辖射在其中得到多次反馈而形成激光振荡。
themegallery
CompanyLogo
制作过程
VCSEL的各个半导体层是接受分子束外延(MBE)
或金属有机化学汽相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬
底上外延生长而形成的,大约需100多层,而每层的
厚度只有几纳米。在晶体生长中每层的厚度必需得
到很好的限制,因为它对激射波长和最终的成品率
都有重要的影响;在外延过程中要确保整个外延层
的匀整性。目前国内在外延生长方面,尤其在生长
高反射率的分布布喇格反射器(DBR)方面和国外还
有确定的差距。
themegallery
CompanyLogo
制作过程
VCSEL的横向结构通常用刻蚀法形成台面结构,
或用质子注入法及特殊氧化法等。这些方法均有各
自的优缺点。刻蚀法可分为湿法化学刻蚀和干法刻
蚀两种。近年来,为降低阈值电流和提高效率,优
先选用氧化AlAs层的方法。这种方法是在420℃的
高温下,用氮气携带80℃的水蒸气对AlAs层中的
铝进行氧化,形成AlxOy绝缘层,对载流子进一步
限制。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的优点
与传统的边放射激光器相比,垂直腔面放射激光器具有诸多优点:
1、具有较小的远场发散角,放射光束窄且圆,易与光纤进行耦合;
2、阈值电流低;
3、调制频率高;
4、在很宽的温度和电流范围内均以单纵模工作;
5、不必解理,即可完成工艺制作和检测,成本低;
6、易于实现大规模阵列及光电集成
themegallery
CompanyLogo
书目
定义
1
结构与工作原理
2
制作工艺
3
优点
4
应用
5
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的定义
垂直腔面放射激光器
英文名称:verticalcavitysurfaceemittinglaser,简称VCSEL
它是一种从垂直于衬底面射出激光的半导体激光器
一般应用于材料科学技术、半导体材料、半导体微结构材料及器件
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
组成:该结构由镜面、有源层和金属接触层组成。2个放射镜分别为n型和p型DBR堆的布喇格放射器。有源区由1~3个量子阱组成。有源区的两侧是限制层,一方面起限制载流子的作用,另一方面调整谐振腔的长度,使其谐振波长正好是所须要的激光波长。在衬底和p型DBR的外表面制作金属接触层,形成欧姆接触,并在p型DBR上制成一个圆形出光窗口,输出圆形的激光束。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
a)所示的激光器接受45°倾斜反射镜结构,其反射特性完全依靠于内部反射镜的倾角和平整度,工艺制作困难,且存在光束畸变问题;
b)接受高阶耦合光栅结构,尽管可以获得发散角小的窄细光束,但其反射光的大部分进入了衬底,使效率大幅降低,而且激光束的发散角度随波长变更而变更;
c)为有源区直径及腔长仅为微米量级的
微腔结构,简洁实现低阈值(Ith),具有较高的微重量子效率;所以(c)是垂直腔面放射激光器中最志向的结构。
依据其有源层的不同,可分为三种结构:45°镜面型、光栅耦合型、垂直腔型。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的结构
其衬底的选择有以下3种:
硅衬底:将AlAs/GaAsDFB干脆生长在Si上,由于其界面不平整,使DFB的反射率较低,所以在硅(Si)上制作的VCSEL还不曾实现室温连续波工作。
蓝宝石衬底:美国南方加利福利亚高校的光子技术中心为使VCSEL放射的850nm波长光穿过衬底,接受晶片键合工艺将VCSEL结构从吸取光的GaAs衬底移开,转移到透亮的蓝宝石衬底上,提高了wall-plug效率,最大值达到25%。
***化钾衬底:基于***化钾(GaAs)基材料系统的VCSEL由于高的Q值而备受探讨者青睐,目前VCSEL接受最多也是生长在GaAs衬底上。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的工作原理
VCSEL与其它激光器发光原理一样,只要满足以下两个条件就可以实现激光激发。
粒子数反转过程:在有源区内存在粒子数反转,使激光煤质供应的增益足够超过损耗的状况下,当有电流注入时,光强将持续增加,处于高能态导带底的电子跃迁到处于低能态价带时,随着特定波长的光在有源区上下两个反射镜面来回反射,放大过程不断重复,便形成了激光。
谐振腔:由两个反射镜和增益介质组成的,是产生激光的主要条件之一。谐振腔在VCSEL中的主要作用是给在有源区内产生的光,在上下两个布拉格反射镜来回反射时,形成多次光能反馈供应的一个空腔,使受激辖射在其中得到多次反馈而形成激光振荡。
themegallery
CompanyLogo
制作过程
VCSEL的各个半导体层是接受分子束外延(MBE)
或金属有机化学汽相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬
底上外延生长而形成的,大约需100多层,而每层的
厚度只有几纳米。在晶体生长中每层的厚度必需得
到很好的限制,因为它对激射波长和最终的成品率
都有重要的影响;在外延过程中要确保整个外延层
的匀整性。目前国内在外延生长方面,尤其在生长
高反射率的分布布喇格反射器(DBR)方面和国外还
有确定的差距。
themegallery
CompanyLogo
制作过程
VCSEL的横向结构通常用刻蚀法形成台面结构,
或用质子注入法及特殊氧化法等。这些方法均有各
自的优缺点。刻蚀法可分为湿法化学刻蚀和干法刻
蚀两种。近年来,为降低阈值电流和提高效率,优
先选用氧化AlAs层的方法。这种方法是在420℃的
高温下,用氮气携带80℃的水蒸气对AlAs层中的
铝进行氧化,形成AlxOy绝缘层,对载流子进一步
限制。
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面放射激光器的优点
与传统的边放射激光器相比,垂直腔面放射激光器具有诸多优点:
1、具有较小的远场发散角,放射光束窄且圆,易与光纤进行耦合;
2、阈值电流低;
3、调制频率高;
4、在很宽的温度和电流范围内均以单纵模工作;
5、不必解理,即可完成工艺制作和检测,成本低;
6、易于实现大规模阵列及光电集成
themegallery
CompanyLogo
垂直腔面发射激光器 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.