高功率半导体激光列阵芯片测试表征与仿真优化

杜宇琦，王贞福，张晓颖，杨国文，李 特，刘育衔，李 波，常奕栋，赵宇亮，兰 宇

(1.中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119；2.中国科学院大学, 北京 100049； 3.陕西省计量科学研究院, 陕西 西安 710100)

1 引 言

半导体激光器由于体积小、重量轻、电光转换效率高、寿命长等优点，在激光泵浦[1]、材料加工[2]、激光医疗[3]、激光雷达[4]和空间激光通信[5]等方面应用十分广泛。其中，790～1 100 nm波段高功率半导体激光器发展比较成熟，一般采用InGaAs/AlGaAs/GaAs材料体系或InGaAs/GaAsP体系。InGaAs/GaAsP材料采用宽带隙GaAsP作势垒层可有效限制载流子泄漏，减小因载流子泄漏而造成的光学损耗[5]，但由于势垒层GaAsP外延生长工艺复杂，容易引入缺陷，造成大量载流子的聚集，限制了器件效率提高[6]；InGaAs/AlGaAs/GaAs材料体系目前已经开展了较为深入的研究，制备技术成熟[7]，有阈值电流密度低、调制及线宽特性改善等诸多优点。由于在材料焊接、表面相变硬化、表面熔覆、空间通信[8]等高温工作领域的应用，工作环境恶劣，激光器面临着相对较高的环境温度和工作温度[9]，严重影响着半导体激光器的光电性能[10]。此外，温度升高器件容易产生热饱和(Thermal rollover)、腔面光学灾变损伤(Catastrophic optical mirror damage，COMD)等物理现象，引起器件的性能退化甚至失效。因此，研究高功率半导体激光器在高温下的输出特性和变化规律，特别是高温对电光转换效率的影响机制，以此来提高器件的电光转换效率、减小废热产生成为国内外研究的热点领域之一。

2006年，Kanazawa等[11]研究了1.2 μm高温工……