我們對(duì)λ = 6 ~ 9 μm光譜范圍內(nèi)的LWIR QC激光器參數(shù)進(jìn)行了綜述。這些器件的高功率達(dá)到了與MWIR激光器相當(dāng)?shù)乃剿蚕睿谶x定波長(zhǎng)下的輸出功率超過1w蔗蹋。單模發(fā)射也已被證明，在RT下連續(xù)工作囱淋，功率超過150mw猪杭。將需要進(jìn)一步努力制造和包裝這些裝置，以便在現(xiàn)場(chǎng)部署的系統(tǒng)中使用妥衣。
量子級(jí)聯(lián)激光器-長(zhǎng)波紅外（λ>6 μm）的制造性能展示
到目前為止税手，在λ = 6-8 μm范圍內(nèi)蜂筹，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)波長(zhǎng)的高功率（pto bbb1w）工作。當(dāng)波長(zhǎng)達(dá)到λ = 9 μm （pto = 0.5 W）時(shí)芦倒，性能顯著提高艺挪，而當(dāng)波長(zhǎng)超過9 μm時(shí)，性能迅速下降兵扬。本文總結(jié)了波長(zhǎng)為λ = 6.1 μm （QCL-A）麻裳、λ = 7.3 μm （QCL-B）、λ = 7.8 μm （QCL-C）和λ = 8.9 μm （QCL-D）的激光器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果器钟。這些器件的激光器結(jié)構(gòu)基本上是相似的津坑，包括與InP襯底相匹配的多阱InGaAs/InAlAs有源區(qū)域晶格，以及所謂的結(jié)合-連續(xù)體或等效方式的四個(gè)或更多有源阱傲霸〗澹活性阱周期性地重復(fù)30-40次眉反，并被厚的、低摻雜的穆役、InP包層包圍寸五，在頂部觸點(diǎn)下方有等離子體增強(qiáng)的約束層。
圖1
圖1顯示了器件QCL-A的電光特性孵睬。這種情況下的波導(dǎo)尺寸為：width×length = 7.5 μm×4 mm播歼。發(fā)射波長(zhǎng)以λ = 6.14 μm為中心，Max輸出功率為P = 1.25 W掰读。高反射涂層可用于器件的單面發(fā)射秘狞。在電流為I = 1.2 A時(shí)，Max壁插效率（定義為器件的電光轉(zhuǎn)換效率蹈集，不包括熱電冷卻器（TEC）所需的功率烁试，η = Pout/Pin）為η = 7%。對(duì)于安裝在銅散熱器上的激光器拢肆，該器件的閾值電流密度隨溫度的變化如圖1(c)所示减响。用表達(dá)式Jth = J0exp（T/T0）擬合數(shù)據(jù)，得到連續(xù)工作條件下的特征溫度T0 = 118 K郭怪，脈沖模式下的特征溫度T0 = 117 K支示。這些值的接近表明器件與基板的熱接觸良好。從反腔長(zhǎng)度測(cè)量中鄙才，我們估計(jì)內(nèi)部損耗為αi = 7.6 cm?1颂鸿。
圖2
λ = 7.3 μm QCL-B器件的性能特征如圖2所示。在15°C時(shí)攒庵，器件的光功率發(fā)射功率大于Pout = 0.7 W嘴纺，在Max電流I = 1.25 a時(shí)，轉(zhuǎn)換效率η = 5%浓冒。在寬10.5 μm栽渴，長(zhǎng)3 mm的BH波導(dǎo)中，通過電子束蒸發(fā)在背面沉積高反射率金屬涂層稳懒。與QCL-A器件相比闲擦，在15?C時(shí)獲得了z高的轉(zhuǎn)換效率[見圖2(b)]。相對(duì)于較長(zhǎng)的腔體器件场梆，如QCL-A佛致，總功率的顯著降低部分是由于較短的腔體長(zhǎng)度和內(nèi)部腔損失，這些損耗影響了HRcoated器件的前面發(fā)射的總光功率辙谜，而不是從未涂層器件的兩個(gè)側(cè)面測(cè)量的總功率。未來對(duì)輸出耦合的改進(jìn)包括在輸出面的增透（AR）涂層以優(yōu)化Max光功率感昼。對(duì)于cw激光器装哆，QCL-B器件的特征溫度為T0 = 135 K。
圖3
用規(guī)則FP波導(dǎo)處理的QCL-C器件如圖3所示。在T = 15?C的散熱溫度下蜕琴，采用9 μ m寬萍桌、5 mm長(zhǎng)的波導(dǎo)器件，總輸出功率可達(dá)Pout > 0.6 W凌简，轉(zhuǎn)換效率η = 3%上炎。當(dāng)器件寬度增加到11 μm時(shí)，總功率為Pout = 0.8 W雏搂，效率為η = 3.4%藕施。中心波長(zhǎng)為λ = 7.85 μm，特征溫度為T0 = 145 K凸郑。閾值電流對(duì)溫度的靈敏度越小從QCL-A到QCL-C器件的T0值的增加可以部分地證明裳食，由于較長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器中較高激光能級(jí)的能量較低，更小比例的熱電子損失到傳導(dǎo)帶連續(xù)體中芙沥，從而提高了注入效率诲祸。
圖4
QCL-D器件的發(fā)射特性如圖4所示。對(duì)于寬度為12 μm而昨，長(zhǎng)度為4 mm的器件救氯，在λ = 8.9 μm的中心波長(zhǎng)處，激光器的總輸出功率為>.8 W（無涂層的兩個(gè)面輸出之和）歌憨。在15?C連續(xù)工作時(shí)着憨，典型的功率轉(zhuǎn)換效率約為η = 4%，特征溫度為T0 = 149 K躺孝，與以前器件在更長(zhǎng)波長(zhǎng)的情況下觀察到的T0增加一致享扔。圖4和圖2中L-I曲線中的扭結(jié)通常與光譜不穩(wěn)定性和在寬器件中發(fā)生的不同側(cè)向模式的發(fā)射有關(guān)。這里所示的所有激光都是在BH波導(dǎo)中處理的植袍，由于它們的寬度惧眠，可以支持多個(gè)橫向模式。
從反腔長(zhǎng)度測(cè)量的內(nèi)部損失估計(jì)為αi = 6 cm?1于个。這個(gè)數(shù)字與較短波長(zhǎng)的QCL-A激光器測(cè)量的內(nèi)部損耗相當(dāng)氛魁，表明長(zhǎng)波長(zhǎng)的性能下降不是由于單一的貢獻(xiàn)，例如較大的損耗厅篓，而是不同因素的復(fù)雜組合秀存，包括，例如羽氮，激光模式和較長(zhǎng)波長(zhǎng)的有源區(qū)域之間的重疊減少或链。特別是后者，對(duì)激光閾值和斜率效率都有貢獻(xiàn)档押，因此以不同的方式影響激光的操作澳盐。從脈沖和連續(xù)模式下閾值電流的比較[見圖4(c)]祈纯，我們可以估計(jì)相對(duì)于散熱器的活性區(qū)域溫度的增加約25 K，我們假設(shè)在低占空比（<1%）的脈沖模式下工作時(shí)叼耙，器件沒有發(fā)生明顯的加熱腕窥。
分布式反饋激光器已經(jīng)由與DFB-C工藝相同的材料制成。波導(dǎo)核心在有源區(qū)兩側(cè)包括InGaAs包層筛婉，以增加光約束簇爆。我們的dfb利用了波導(dǎo)的這一特性，在波導(dǎo)InGaAs包層中蝕刻一個(gè)周期圖案爽撒，隨后再生長(zhǎng)InP低折射率層作為光波導(dǎo)的頂部包層入蛆。在另一種方案中，犧牲InGaAs蝕刻層在距離有源核心一定距離的地方生長(zhǎng)匆浙，中間有一個(gè)InP緩沖層安寺。這使我們能夠使用選擇性蝕刻，并在不影響有源區(qū)域的情況下通過InGaAs層進(jìn)行蝕刻首尼。埋藏異質(zhì)結(jié)構(gòu)的選擇性生長(zhǎng)和接觸沉積完成了激光加工挑庶。
圖5
圖6
單模器件的結(jié)果如圖5所示，在15?C下软能，我們從單個(gè)發(fā)射極獲得了高達(dá)約Pout = 180 mW的連續(xù)功率迎捺。2毫米長(zhǎng)的器件安裝在正面朝下，并在高達(dá)60°C的連續(xù)波中工作查排，輸出功率為10 mW凳枝。典型光譜如圖6(a)所示，其中對(duì)數(shù)尺度表示30 db側(cè)模抑制比跋核。從連續(xù)波亞閾值光譜[圖6(b)]岖瑰，我們可以確定布拉格阻帶的寬度，對(duì)應(yīng)耦合強(qiáng)度的估計(jì)約為kL = 3.5。該值高于強(qiáng)耦合分布式反饋設(shè)備（kL = 1-2）的通常預(yù)期值。對(duì)光柵與光學(xué)模式耦合的更深入的探討將在其他地方提出者填。發(fā)射波長(zhǎng)與溫度的相關(guān)性為λ/T = 0.4 nm/K，并且從連續(xù)波波長(zhǎng)與脈沖低占空比操作的紅移中露戒，我們能夠估計(jì)出器件的熱阻為5 K/W，優(yōu)于QCL器件通常在10 K/W左右的平均測(cè)量值捶箱。圖6(a)所示發(fā)射光譜對(duì)應(yīng)的光柵周期為δ = 1.21 μm智什，對(duì)應(yīng)的有效折射率為neff = 3.198。
更多詳情請(qǐng)聯(lián)系昊量光電/歡迎直接聯(lián)系昊量光電
關(guān)于昊量光電：
上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商丁屎，產(chǎn)品包括各類激光器荠锭、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備晨川、光學(xué)元件等节沦，涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工键思、光通訊、生物醫(yī)療甫贯、科學(xué)研究、國防看蚜、量子光學(xué)叫搁、生物顯微、物聯(lián)傳感供炎、激光制造等渴逻；可為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)音诫，硬件開發(fā)惨奕，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等服務(wù)竭钝。
您可以通過我們昊量光電的官方網(wǎng)站www.wjjzl.com了解更多的產(chǎn)品信息梨撞，或直接來電咨詢4006-888-532。
展示全部 
