研制了一款基于In Ga As/Ga As P应变补偿量子阱结构的1 060 nm单横模半导体激光器,并采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法实现了外延生长。使用张应变的Ga As P势垒层对量子阱的应变进行补偿,并优化了MOCVD外延生长条件。所制备的单横模激光器的脊宽为4μm,腔长为2 mm,25℃时测得其阈值电流为23 m A,最大斜率效率为1 W/A,直流电流为500 m A时光功率为437 mW。脉冲驱动时,器件最高输出功率达到1.2 W,并未发生腔面光学灾变损伤失效。器件快慢轴发散角分别为46.3°和7.4°,65℃时,器件的输出功率为270 mW。采用高温加速老化试验对器件的可靠性进行了评估,试验器件在3 150 h内未发生失效,功率缓慢退化速率为5×10-6h-1。
针对铷原子能级跃迁对光谱的特殊需求,设计并制备了795 nm单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)。根据对VCSEL的光场和模式的分析和计算结果,设计了单模VCSEL芯片结构。采用MOCVD技术生长了外延结构,制备了不同有源区直径的氧化限制型VCSEL芯片并进行了测试。当有源区直径从6μm减小到3μm时,VCSEL芯片的边模抑制比(SMSR)由8.76 d B增加到34.05 d B,阈值电流由0.77 m A减小到0.35 m A。有源区直径为6,5,4和3μm的VCSEL芯片的输出功率分别为0.37,0.46,0.58和0.44 m W,有源区直径为4μm的VCSEL芯片的远场为圆形光束,发散角为15°。85℃时3.5μm有源区直径的VCSEL芯片输出功率为0.125 m W,激射波长为795.3 nm。室温3 d B带宽大于8 GHz,满足了铷原子传感器对VCSEL单模光谱、输出功率及调制速率的要求。
