980nm高效率垂直腔面发射激光材料结构设计生长与器件研制

大功率VCSEL具有优越的光束质量，可以通过简单的光束整形实现准直、汇聚，在激光加工、激光军事应用和小型化长寿命激光显示光源等领域具有广阔的应用前景。但目前其仅25-30%的电光转换效率严重限制其应用发展，对器件电光转换效率突破的关键在于新型激光器材料结构设计和高质量的外延生长。本项目通过采用一系列新结构：量子阱结构上采用InGaAs/GaAs1-xPx结构，对注入载流子形成更好的限制，提高内量子效率；在谐振腔内设计生长多组量子阱，并将其置于腔内电场极大处，增大腔内单程光增益；适当降低出光面一侧的DBR反射率，使其能够有更高比例的激光得到输出；在p-DBR结构上采用多种渐变组分调制降低界面势垒，减少串联电阻。在MOCVD材料生长工艺中通过中断生长、调制掺杂、组分渐变等技术实现高质量材料外延生长，激光器单管连续输出激光功率超过3W，电光转换效率达到50%,初步满足激光显示光源的应用需要。

高功率垂直腔面发射激光器具有圆形对称的光束，很容易实现准直、汇聚，在激光加工、激光军事应用和小型化长寿命激光显示光源等领域具有广阔的应用前景。但目前其仅25-30%的电光转换效率严重限制其应用发展，对器件电光转换效率突破的关键在于新型激光器材料结构设计和高质量的外延生长。本项目通过采用一系列新结构：量子阱结构上采用InGaAs/GaAs1-xPx结构，对注入载流子形成更好的限制，提高内量子效率；在谐振腔内设计生长多组量子阱，并将其置于腔内电场极大处，增大腔内单程光增益；适当降低出光面一侧的DBR反射率，使其能够有更高比例的激光得到输出；在p-DBR结构上采用多种渐变组分调制降低界面势垒，减少串联电阻。在MOCVD材料生长工艺中通过中断生长、调制掺杂、组分渐变等技术实现高质量材料外延生长，激光器单管连续输出激光功率达到5W，电光转换效率达到41%,初步满足激光显示光源的应用需要。