氧气传感760 nm垂直腔面发射半导体激光器

作者：刘天娇; 徐玥辉; 张建伟; 张星; 张卓; 宫玉祥; 周寅利; 慕京飞; 陈超; 吴昊; 宁永强; 王立军

来源：红外与毫米波学报, 2023, 42(04): 441-449.

DOI：10.11972/j.issn.1001-9014.2023.04.003

• 垂直腔面发射激光器
• 单模工作
• 波长调谐
• 氧气传感

在国内首次报道了氧气传感专用760 nm单模、波长可调谐的垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser, VCSEL），详细报道了760 nm VCSEL设计方法与器件制备结果。通过分析AlGaAs量子阱的增益特性，确定了量子阱组分及厚度参数，并设计了室温下增益峰与腔模失配为10 nm的VCSEL激光器结构，完成了VCSEL结构的器件制备。VCSEL激光器在工作温度25°C时单模功率超过2 mW，此时边模抑制比为28.1 dB，发散角全角为18.6°。随着工作电流增加，VCSEL激光器的发散角随之增加，然而激光远场光斑仍然为高斯形貌的圆形对称光斑。通过调节VCSEL激光器的工作温度与工作电流，实现了VCSEL单模激光波长从758.740 nm至764.200 nm的近线性连续调谐，VCSEL工作在15～35°C时激光波长的电流调谐系数由1.120 nm/mA变至1.192nm/mA；温度调谐系数由0.072 nm/°C变至0.077 nm/°C。在两个氧气特征吸收波长附近，VCSEL激光的边模抑制比分别达到了32.6 dB与30.4 dB。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所; 发光学及应用国家重点实验室