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808 nm半导体激光芯片电光转换效率的温度特性机理研究

宋云菲 王贞福 李特 杨国文

808 nm半导体激光芯片电光转换效率的温度特性机理研究

宋云菲, 王贞福, 李特, 杨国文
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  • 提高808 nm大功率半导体激光器电光转换效率具有重要的学术意义和商业价值,是实现器件小型化、轻量化、高可靠性的必要前提.本文以腔长1.5 mm的传导冷却封装808 nm半导体激光阵列为研究对象,在热沉温度-4025℃范围内对其进行光电特性测试,对不同温度下电光转换效率的影响因子进行了实验研究和理论分析.结果表明: 在-40℃ 环境温度下,最高电光转换效率从室温25℃时的56.7%提高至66.8%,内量子效率高达96.3%,载流子泄漏损耗的占比贡献由16.6%下降至3.1%.该研究对实现808 nm高效率半导体激光芯片的自主研发具有重要意义.
      通信作者: 杨国文, yangguowen@opt.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61504167)和中国科学院百人计划(批准号:Y429941233)资助的课题.
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    Bachmann F 2003 Appl. Surf. Sci. 208 125

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    Skidmore J, Peters M, Rossin V, Guo J, Xiao Y, Cheng J, Shieh A, Srinivasan R, Singh J, Wei C, Duesterberg R, Morehead J J, Zucker E 2016 Proc. SPIE 9733 97330B

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    Diehl, R (Ed) 2003 High-Power Diode Lasers: Fundamentals, Technology, Applications (Vol. 78) (Springer Science & Business Media Preface)

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    Wang L J, Ning Y Q, Qi L, Tong C Z, Chen Y Y 2015 Chinese J. Luminescence 36 19 (in Chinese) [王立军, 宁永强, 秦莉, 佟存柱, 陈泳屹 2015 发光学报 36 19]

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    Crump P, Dong W, Grimshaw M, Wang J, Patterson S, Wise D, DeFranza M, Elim S, Zhang S, Bougher M, Patterson J, Das S, Bell J, Farmer J, DeVito M, Martinsen R 2007 Proc. SPIE. 6456 64560M

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    Stickley C M, Hach E E 2006 Proc. SPIE. 6104 610405

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    [11]

    Crump P, Wenzel H, Erbert G, Ressel P, Zorn M, Bugge F, Einfeldt S, Staske R, Zeimer U, Pietrzak A, Trankle G 2008 IEEE Photon. Technol. Lett. 20 1378

    [12]

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    [14]

    Xu X H, Liu Y Y, Wang X W, Ma X Y 2014 Semiconductor Technology 56 (in Chinese) [徐小红, 刘媛媛, 王晓薇, 马骁宇 2014 半导体技术 56]

    [15]

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    Crump P, Grimshaw M, Wan J, Dong W, Zhan S, Das S, Farmer J, DeVito M 2006 Proc. CLEO/QELS JWB24

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    Bour D P, Rosen A 1989 J. Appl. Phys. 66 2813

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    Rinner F, Rogg J, Friedmann P, Mikulla M, Weimann G, Poprawe R 2002 Appl. Phys. Lett. 80 19

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    Mermelstein C, Kanskar M, Earles T, Goodnough T, Stiers E, Botez D, Mawst L J, Bour D P 2005 Proc. SPIE 5738 47

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    Crump P, Wenzel H, Erbert G, Ressel P, Zorn M, Bugge F, Einfeldt S, Staske R, Zeimer U, Pietrzak A, Trankle G 2008 IEEE Photon. Technol. Lett. 20 1378

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  • [1] 王贞福, 杨国文, 吴建耀, 宋克昌, 李秀山, 宋云菲. 高功率、高效率808nm半导体激光器阵列. 物理学报, 2016, 65(16): 164203. doi: 10.7498/aps.65.164203
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    [13] 徐晖, 田晓波, 步凯, 李清江. 温度改变对钛氧化物忆阻器导电特性的影响. 物理学报, 2014, 63(9): 098402. doi: 10.7498/aps.63.098402
    [14] 唐远河, 王淑华, 崔进, 徐颖, 梅屹峰, 李存霞. 被动遥测矿井CO气体温度及浓度的正演研究. 物理学报, 2016, 65(18): 184201. doi: 10.7498/aps.65.184201
    [15] 邓春雨, 侯尚林, 雷景丽, 王道斌, 李晓晓. 单模光纤中用声波导布里渊散射同时测量温度和应变. 物理学报, 2016, 65(24): 240702. doi: 10.7498/aps.65.240702
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    [18] 马天兵, 訾保威, 郭永存, 凌六一, 黄友锐, 贾晓芬. 基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器. 物理学报, 2020, 69(3): 030701. doi: 10.7498/aps.69.20191456
    [19] 王礼立, 彭建祥, 经福谦, 李大红. 冲击压缩下铝、铜、钨的剪切模量和屈服强度与压力和温度的相关性. 物理学报, 2005, 54(5): 2194-2197. doi: 10.7498/aps.54.2194
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-01
  • 修回日期:  2017-03-08
  • 刊出日期:  2017-05-20

808 nm半导体激光芯片电光转换效率的温度特性机理研究

  • 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, 西安 710119;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049;
  • 3. 西安立芯光电科技有限公司, 西安 710077
  • 通信作者: 杨国文, yangguowen@opt.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61504167)和中国科学院百人计划(批准号:Y429941233)资助的课题.

摘要: 提高808 nm大功率半导体激光器电光转换效率具有重要的学术意义和商业价值,是实现器件小型化、轻量化、高可靠性的必要前提.本文以腔长1.5 mm的传导冷却封装808 nm半导体激光阵列为研究对象,在热沉温度-4025℃范围内对其进行光电特性测试,对不同温度下电光转换效率的影响因子进行了实验研究和理论分析.结果表明: 在-40℃ 环境温度下,最高电光转换效率从室温25℃时的56.7%提高至66.8%,内量子效率高达96.3%,载流子泄漏损耗的占比贡献由16.6%下降至3.1%.该研究对实现808 nm高效率半导体激光芯片的自主研发具有重要意义.

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