980nm渐变双波导激光二极管及其光电性能研究

来源：激光与红外杂志2023年第3期北京时间：

作者：胡雪莹

单位：1.太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室,山西 太原 030024；2.山西浙大新材料与化工研究院,山西 太原 030024；3.太原理工大学材料科学与工程学院,山西 太原 030024；4.北京工业大学激光工程研究院,北京 100024；5.陕西科技大学 材料原子·分子科学研究所,陕西 西安 710021；

摘要：为了提高980nm激光二极管的光电性能,设计了Al组分内波导正向和外波导反向线性渐变的新型非对称双波导激光二极管。采用一维漂移扩散模型为理论基础,对新结构和传统结构进行了仿真模拟,并对比分析了两者的光电性能。光场分布表明,新结构通过改变波导折射率分布,减少了高阶模式数量,改善了基模的单模特性。能带排列表明,新型非对称双波导结构显著提高了电子和空穴泄漏的势垒,阻挡了载流子泄漏,增强了有源区的载流子限制能力,从而降低了有源区载流子浓度,提高了器件的内量子效率。与传统波导结构对比分析表明,新型非对称双波导结构激光二极管的阈值电流下降了2765,工作电压降低了1524。在注入电流为5 A时,输出功率达到536W,电光转换效率达到7806。设计的新型波导结构提高了980nm激光二极管的光电性能,对研发高性能激光二极管具有重要的理论指导意义。

关键词：激光二极管;双波导结构;Al组分渐变;光电性能

基金资助：国家自然科学基金(No.61904120,21972103)；山西浙大新材料与化工研究院(No.2021SX-AT2002)；国家重点研发计划(No.2016YFB0401803)；山西省基础研究项目(No.201901D111111；No.201901D211090)资助。