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近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计

李建军

近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计

李建军
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  • 张应变GaAs1-xPx量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs1-xPx量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh1,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh1.计算并分析了导带第一子带c1到价带子带lh1和hh1的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs1-xPx量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.
      通信作者: 李建军, lijianjun@bjut.edu.cn
    • 基金项目: 光电子技术教育部重点实验室发展基金(批准号:PXM2017_014204_500034)和北京市教委能力提升项目(批准号:PXM2016_014204_500026)资助的课题.
    [1]

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    Jiang X M, Zhong H Q, Yang H, Zhou Y, Liu Z M, Zhao C H, Yan J S, Ye B G, Su C K, Wu X L, Hou Y Q, Jiang W L, Liu J X, Wang Z, Lin J, Long J, Guo Z Y 2017 Infra. Laser Eng. 46 0206001 (in Chinese) [姜雪梅, 钟会清, 杨辉, 周艳, 刘智明, 赵仓焕, 晏锦胜, 叶丙刚, 苏成康, 吴秀丽, 侯雨晴, 姜万玲, 刘键雄, 王振, 林锦, 龙佳, 郭周义 2017 红外与激光工程 46 0206001]

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-11
  • 修回日期:  2017-12-24
  • 刊出日期:  2018-03-20

近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计

  • 1. 北京工业大学, 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
  • 通信作者: 李建军, lijianjun@bjut.edu.cn
    基金项目: 

    光电子技术教育部重点实验室发展基金(批准号:PXM2017_014204_500034)和北京市教委能力提升项目(批准号:PXM2016_014204_500026)资助的课题.

摘要: 张应变GaAs1-xPx量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs1-xPx量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh1,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh1.计算并分析了导带第一子带c1到价带子带lh1和hh1的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs1-xPx量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.

English Abstract

参考文献 (24)

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