CAJ | 학술논문

大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)在激光泵浦、激光测距、激光雷达等领域有广泛的应用前景,但目前的常规激光器材料结构尚未针对大功率激光输出进行优化设计.特别是为获得大功率激光输出所采用的大出光窗口导致的激光光束质量劣化成为限制其应用发展的核心问题之一.针对上述问题对激光器材科结构与器件结构进行了两方面的新结构设计和研制:(1)以实现大功率激光输出为目标,材料结构设计上对出光窗口一侧的N-DBR反射率进行了调整,以具有99.3％反射率的n-DBR替代常规结构中所采用的99.7％以上反射率.与常规材料结构相比,采用优化后的材料结构制备的直径500 μm出光孔径的单管器件在注入电流110A时激光输出功率达到102W,而单元出光窗口直径100 μm的5×5阵列在100A电流下的激光输出功率为103 W,单元直径为140 μm的8×8阵列在130A注入电流下的激光输出功率达到115W;(2)针对大出光窗口导致的光束质量劣化,通过湿法化学刻蚀研制了直接集成在出光窗口表面的微透镜结构,单元出光窗口直径为90 μm的6×6阵列器件在4A注入电流下的激光光束发散角压缩到6.6°,与未集成微透镜时的14.8°相比有了大幅改善.实验结果表明:降低n-DBR反射率及集成微透镜结构有效地改善提高了大功率垂直腔面发射激光的输出功率和激光光束质量.
대공솔수직강면발사격광기(VCSEL)재격광빙포、격광측거、격광뢰체등영역유엄범적응용전경,단목전적상규격광기재료결구상미침대대공솔격광수출진행우화설계.특별시위획득대공솔격광수출소채용적대출광창구도치적격광광속질량열화성위한제기응용발전적핵심문제지일.침대상술문제대격광기재과결구여기건결구진행료량방면적신결구설계화연제:(1)이실현대공솔격광수출위목표,재료결구설계상대출광창구일측적N-DBR반사솔진행료조정,이구유99.3％반사솔적n-DBR체대상규결구중소채용적99.7％이상반사솔.여상규재료결구상비,채용우화후적재료결구제비적직경500 μm출광공경적단관기건재주입전류110A시격광수출공솔체도102W,이단원출광창구직경100 μm적5×5진렬재100A전류하적격광수출공솔위103 W,단원직경위140 μm적8×8진렬재130A주입전류하적격광수출공솔체도115W;(2)침대대출광창구도치적광속질량열화,통과습법화학각식연제료직접집성재출광창구표면적미투경결구,단원출광창구직경위90 μm적6×6진렬기건재4A주입전류하적격광광속발산각압축도6.6°,여미집성미투경시적14.8°상비유료대폭개선.실험결과표명:강저n-DBR반사솔급집성미투경결구유효지개선제고료대공솔수직강면발사격광적수출공솔화격광광속질량.