最新成果展示：半导体激光器光学模型数据库的开发及应用

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半导体激光器的光学模式分布及远场发散角是衡量激光输出质量的重要参数在器件设计、光学系统搭建及光束耦合等方面具有重要的参考价值。近期天津赛米卡尔科技有限公司的技术团队基于先进的TCAD仿真设计平台开发出了半导体激光器的光学模型数据库并针对GaN基垂直腔面发射激光器Vertical-CavitySurface-Emitting LaserVCSEL的光学性能进行了系统的研究与优化。如图1所示研究结果发现具有反相层表面浮雕Anti-phase Surface Relief结构的布拉格反射镜Distributed Bragg ReflectionDBR设计能够有效地提高GaN基VCSEL的基模输出特性并减小光束的发散角。

图1.aVCSEL R和A1至A3的激光输出功率对比图b至e分别为VCSEL A1至A3以及VCSEL R的器件内部光场分布

然而具有表面浮雕结构的DBR同时会导致器件的输出功率下降。为解决该问题我司技术团队提出通过调控空穴的注入路径来控制不同模式的增益最终提升GaN基VCSEL的基模输出功率。如图2所示当减小GaN基VCSEL的电流注入的孔径尺寸时VCSEL B2依然能够保持高斯形态的单模激光输出。此外VCSEL B2有源区内的增益覆盖范围与基模分布重叠率上升与表面浮雕结构所在范围的重叠率下降器件基模增益上升激光器输出功率相应提高。