半導(dǎo)體激光器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(精)

1、材料與器件半導(dǎo)體激光器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢何興仁（重慶光電技術(shù)研究所重慶400060摘要半導(dǎo)體激光器占有整個(gè)激光器市場的最大份額,并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。為了滿足下世紀(jì)對更高性能光源的需要,它正朝向?qū)拵?、大功率、短波長以及中遠(yuǎn)紅外波長發(fā)展。量子點(diǎn)激光器作為新一代高性能器件,正在大力開發(fā)當(dāng)中。關(guān)鍵詞半導(dǎo)體激光器,光通信,光存儲1前言半導(dǎo)體激光器又稱為二極管激光器（LD,是目前應(yīng)用最廣泛的光電子器件之一。LD最早大批量應(yīng)用起始于90年代初的音響CD演放器。此后，隨著生長技術(shù)的進(jìn)步、器件量產(chǎn)化能力的提高、性能的改善及成本的下降,LD陸續(xù)擴(kuò)展到許多其它應(yīng)用領(lǐng)域，包括CD2R0M驅(qū)動、激光打印、可擦除光存儲驅(qū)

2、動、條碼掃描、文娛表演、光纖通信,以及航空和軍事應(yīng)用（如軍訓(xùn)模擬裝置、測距機(jī)、照明器、C3I等。由于LD的開發(fā)始終與迅速增長的用戶終端和消費(fèi)市場，尤其是與計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)和軍事應(yīng)用市場緊密結(jié)合，其技術(shù)和市場一直呈現(xiàn)高速增長趨勢。LD的關(guān)鍵技術(shù)外延生長技術(shù),由早的LPE發(fā)展到普遍采用的MBE和MOCVD，外延材料也因此由體材料演變到超晶格或量子阱之類的人構(gòu)能帶工程材料。LD的閾值電流、響應(yīng)頻率、輸出功率、工作溫度等主要性能參數(shù)大幅度改進(jìn)，新型器件層出不窮。面向下世紀(jì)信息傳輸寬帶化、信收稿日期:1999202201息處理高速化、信息存儲大容量化，以及武器裝備高精度、小型化,LD借助于一系列先進(jìn)技術(shù)

3、將繼續(xù)高速發(fā)展。2技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀按照波長和應(yīng)用領(lǐng)域,LD可大致分為長波長和短波長。實(shí)用化短波長LD覆蓋635950nm范圍，以GaAs為襯底外延制作而成，是目前市場上用量最大的器件。在InP襯底上制作的長波長LD,波長范圍在9501550nm，以光纖通信應(yīng)用為主,其中980nm和1480nm大功率LD用作光纖放大器的泵浦光源1,2。短波長LD對于不同的應(yīng)用又可分成不同種類。780nm器件是最早的實(shí)用化LD,輸出功率3mW,用普通的F2P結(jié)構(gòu),80年代中期用MOCVD實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)近10家日、美公司生產(chǎn)這種器件。用MOCVD每次可加工30片3英寸的GaAs外延片，所以780nm波長LD已成

4、為最廉價(jià)的激光產(chǎn)品。主要用于音響CD放機(jī)、CD2ROM41計(jì)算機(jī)驅(qū)動、CD2ROM電視游戲機(jī)、迷你放機(jī)（只讀和激光盤放機(jī)等。低檔桌上激光打印機(jī)用量也占相當(dāng)數(shù)量。該器件的四大生產(chǎn)廠家全集中在日本:松下、索尼、羅本和夏普。目前780nm的LD每年用量已達(dá)到1億支。670nm以下的AlGaInP紅光LD是90年代以來發(fā)展最快的半導(dǎo)體光源之一。它采用MOCVD和應(yīng)變量子阱技術(shù)。1985年，日本NEC實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)工作,1988年東芝最先推出670nm產(chǎn)品。90年代紅光LD進(jìn)入條碼掃描、激光打印和塑料光纖通信等領(lǐng)域，年市場增長率達(dá)100%。到1996年止,全世界用于上述領(lǐng)域的紅光LD已接近年用量500萬支

5、。這里特別值得一提的是635nm650nm的DVD放機(jī)用LDO1995年12月，索尼、菲力浦、TimeWarner、東芝與松下、日立、三菱、勝利、先峰，以及后來參加的Thomson2CSF就通用型DVD的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)達(dá)成最后協(xié)議,這不僅掀起一場音像市場的革命，更為紅光LD的生產(chǎn)開辟了巨大的潛在市場。預(yù)計(jì)2000年DVD放像機(jī)年產(chǎn)量將超過5000萬臺。從1996年底開始,三洋每月生產(chǎn)20萬支DVD用LD,預(yù)計(jì)1997年每月提高產(chǎn)量到50萬支。夏普、日電每月生產(chǎn)能力可增加到100萬支，松下20萬支。這些器件均是在GaAs襯底上通過應(yīng)變層量子阱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，功率35mW,Ith15mA左右。1997年中期后

6、，這些日本公司又陸續(xù)生產(chǎn)5130mW的可寫入DVD用LD。這些足以說明應(yīng)變層量子阱技術(shù)在600nm波段LD生產(chǎn)中應(yīng)用完全成熟。800nm波段LD用途最廣泛,其主要特點(diǎn)是大功率。功率提高也是LD實(shí)用化的突破口。早在70年代中期,GaAs大功率脈沖激光器就開始用于激光制導(dǎo)和軍訓(xùn)。尤其是80年代初,超薄層工藝技術(shù)突破,量子阱結(jié)構(gòu)使LD的單管輸出功率突破1W（CW的瓶頸。1986年1W以上LD陸續(xù)上市。幾瓦以上功率的器件有兩種:500“m寬的單條形多模器件和多條形多模陣列。4W以上功率一般均采用多條形單片陣列。根據(jù)現(xiàn)有工藝條件,此功率級的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為1cm寬陣列條。由單個(gè)多條形陣列或若干陣列的組合,可實(shí)

7、現(xiàn)更大的輸出。對于要求峰值功率的應(yīng)用,這些陣列條可工作在脈沖模式（QCW，提供100300WQCW功率。需超過20WCW功率時(shí)，可把大功率陣列條以垂直方向堆積,由于這種方式散熱困難,堆積組件通常都以QCW工作。商品市場上的堆積組件脈沖功率高達(dá)5kW。個(gè)別軍用組件功率更大。世界上800nm左右大功率LD研制生產(chǎn)水平最高的是美國的SDL和OpticalPower公司。它們提供的大功率器件占世界市場的60%以上,其次是日本三菱和德國西門子公司。SDL能提供10W30WCW產(chǎn)品系列,以及數(shù)千瓦的脈沖系列堆積組件。OpticalPower公司的1cm單片陣列條輸出已超過20W的極限。它們通過改進(jìn)外延工藝

8、和熱監(jiān)控技術(shù),使1cm陣列條形LD功率增加一倍,在915nm峰值波長上單片CW功率達(dá)40W,光纖耦合功率30W,脈沖功率155W（水冷條件下。大功率半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用方式可分為兩種:一種作為泵浦固體激光器的泵浦源,另一種是直接利用LD的輻射。808nmLD泵浦的固體激光器已用于材料加工、光通信、光存儲、圖像記錄等民用領(lǐng)域,以及制導(dǎo)、測距、照明、大氣傳輸?shù)溶娪妙I(lǐng)域。固體激光器的傳統(tǒng)泵浦源以閃光燈為主,其主要缺點(diǎn)是體積大、壽命短、能耗高、效率低,這些不足正是LD的長處。LD功率低和光束質(zhì)量差又是固體激光器的優(yōu)勢,所以用LD泵浦固體激光材料,可以優(yōu)勢互補(bǔ)、揚(yáng)長避短,全面改進(jìn)固體激光器性能,尤其是電2

9、光效率、體積和壽命,對軍事部門非常有吸引力。美國Fibertek公司1991年向陸軍交付一臺戰(zhàn)術(shù)用通信發(fā)射機(jī)，波長532nm、功率015J/脈沖。1990年麥道公司已開始在F/A218戰(zhàn)斗機(jī)上試驗(yàn)LD泵浦固體激光測距儀,1991年春投入批量生產(chǎn)。這種激光器已用于相干光雷達(dá)。785nmLD泵浦的Ho:YAG紅外激光器還作為干擾機(jī)源干擾紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈,波長為2pm，室溫輸出40W平均功率。LD泵浦的固體激光器應(yīng)用市場年增長率達(dá)80%以上,1996年民用市場為3114臺,1997年增長到4753臺,產(chǎn)值分別達(dá)到5298萬美元和877211萬美元。軍用市場的產(chǎn)量少于民品,但產(chǎn)值較高,因軍用器件功率和可靠

10、性等要求高于民品。大功率LD輸出更廣泛地是直接應(yīng)用。隨著近幾年來輸出功率不斷提高，它在兩用市場中越來越活躍。在軍用上，主要是成像雷達(dá)、激光測距（1500m左右、武器引爆、武器模擬和衛(wèi)星之間的大氣通信等。雷達(dá)主要是820850nm波長LD及陣列，激光測距和武器引爆用800900nm大功率脈沖激光器，武器模擬用904nm激光器,大氣通信也采用820nm左右的窄光束大功率LD。在民用方面，材料加工和印刷以及醫(yī)療是增長最塊的市場，年增長率在50%左右。所以說,800nm波長大功率LD是整個(gè)半導(dǎo)體激光市場上最耀眼的明星，是量子阱LD最早實(shí)用化的波長區(qū)。在9801550nm長波長區(qū),980nm、1017n

11、m以及1480nm波長以光放大器泵浦光源為目的,特點(diǎn)是大功率和單模輸出單元器件。其中1480nmInGaAsP/InP長波長大功率LD最早實(shí)用化，用于1550nm波長光放大,80年代中后期用F2P結(jié)構(gòu),90年代開始以量子阱為主，已形成30mW、50mW、70mW和100mW系列產(chǎn)品,研制水平可達(dá)到500mW以上單模。980nmIn2GaAs/GaAs大功率LD用于1155pm摻鉺光纖放大器,吸收效率更高，噪聲更低,因而比1480nm泵浦源更受歡迎。目前這兩種放大器用泵浦源都很成熟,在無中繼長途大容量數(shù)字光通信和孤子波傳輸系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。1017nm波長InGaAlAs/GaAs大功率LD是113

12、pm波長摻釙光放大器用泵浦源，是近幾年內(nèi)發(fā)展起來的,已有批量產(chǎn)品，單模輸出功率在100mW以上。由于113pm光纖系統(tǒng)在中短距離和中容量的巨大市場，該器件市場潛力很大。113pm和1155pmInGaAsPLD分別是石英玻璃光纖零色散和最低損耗區(qū)的光源。經(jīng)三個(gè)技術(shù)階段的發(fā)展,1131155pm波長LD生產(chǎn)技術(shù)已成熟。LPE生長的F2P結(jié)構(gòu)113pmLD在80年代中期以前，用于陸地和部分越洋長途干線;1986年DFB結(jié)構(gòu)113pmLD上市,F2P結(jié)構(gòu)器件價(jià)格下跌,從上千美元降到數(shù)百美元。80年代末期，長途系統(tǒng)應(yīng)用1155pmDFBLD,F2PLD用于中短系統(tǒng)。同時(shí)量子阱結(jié)構(gòu)與DFB結(jié)合起來,開發(fā)

13、出215Gb/s的產(chǎn)品，工藝技術(shù)以MOCVD為主。90年代以來，應(yīng)變層量子阱技術(shù)作為研制器件技術(shù)廣泛應(yīng)用,LPE除作為部分生產(chǎn)技術(shù)保留外，已完全退出長波長LD研制舞臺。長波長LD由于價(jià)格遠(yuǎn)高于短波長LD,其產(chǎn)值在整個(gè)LD市場超過50%。其市場主要受發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家光纖通信設(shè)施的促動。這些LD的生產(chǎn)廠家主要分布在日本、北美、歐洲，廠商包括日本的富士通、日立、NEC,北美的朗訊技術(shù)和北方電信光電子公司，歐洲的阿爾卡特爾、愛立信和一批小供貨商。215Gb/s的1155pmDFBLD廣泛應(yīng)用于更新長途網(wǎng)絡(luò)，利用4支這種1155pmDFBLD波分復(fù)用（WDM的10Gb/s系統(tǒng)正在逐步建立。在系統(tǒng)的局

14、間段、中央61交換局之間光纖線路用622Mb/s或215Gb/sLD,在中央局和用戶之間主要用113pmF2PLD,傳輸速率為155Mb/s左右。3半導(dǎo)體激光器發(fā)展趨勢為了滿足21世紀(jì)信息傳輸寬帶化、信息處理高速化、信息存儲大容量，以及軍用裝備小型高精度化等需要，半導(dǎo)體激光器正趨向以下幾個(gè)發(fā)展方面，并取得一系列重大進(jìn)展。311高速寬帶LD高速寬帶LD主要是113pm和1155pm波長LD,用于高速數(shù)字光纖通信和微波模擬光信息傳輸、分配與處理。潛在市場是未來的信息高速公路和軍事裝備。高速寬帶LD從80年代中期長波長光源商品化后便大量開發(fā)，主要通過改進(jìn)管芯制作和封裝技術(shù)。最早的高速LD用SI襯底窄

15、有源區(qū)BH結(jié)構(gòu)。美國GTE用LPE和VPE兩次外延生長的113pmInGaAsPLD,本征諧振頻率超過22GHz,3dB帶寬24GHz;Lasertron、羅克韋爾國際公司均用類似結(jié)構(gòu)獲20GHz以上帶寬3。這種結(jié)構(gòu)因諧振腔小，輸出功率受限制。80年代末起，普遍采用DFB技術(shù)。90年代以來，又將量子阱引入到有源區(qū)中。目前高速BHLD和MQW+DFBLD都已達(dá)到商品化,用于10Gb/s高速數(shù)字光纖系統(tǒng)和Ku波段微波模擬光傳輸。近幾年來，更普遍地將應(yīng)變層量子阱技術(shù)用于高速寬帶LD5。據(jù)理論研究證明:LD的調(diào)制帶寬特性主要由它的弛豫振蕩頻率fr和阻尼速率a決定,fr可表示成fr=12nv2gradG

16、dNS12nvgrahuVactam71dNP式中Vg是諧振腔的群速度,a是總的腔損耗,r是光限制因子,dG/dN是微分增益,S是腔內(nèi)的光子密度,hu為光子能量,Vact為有源區(qū)體積,P是發(fā)射光功率。對于大的fr,可通過應(yīng)變層量子阱來提高dG/dN,減小有源層體積Vact,并增加量子阱層數(shù)減少am等來實(shí)現(xiàn)。有人預(yù)測,壓應(yīng)變InxGal-xAs/InPMQWLD的本征3dB帶寬可達(dá)到90GHz，而且應(yīng)變量子阱可使LD的特征溫度、閾值電流、輸出功率等主要參數(shù)全面改善。如西門子報(bào)道的0198pm壓應(yīng)變InGaAs/GaAs4阱LD,本征帶寬達(dá)到63GHz,3dB帶寬達(dá)到30GHz;貝爾實(shí)驗(yàn)室和朗訊技

17、術(shù)公司開發(fā)的應(yīng)變補(bǔ)償InGaAs2GaAsP2InGaPMQWLD,內(nèi)量子效率80%,3dB帶寬25GHz,低至0115ns的K因子證明了59GHz的最大3dB帶寬。德國固體物理應(yīng)用所等研制的InGaAs2GaAsMQWLD以20Gb/s實(shí)現(xiàn)無制冷130C高溫工作。312大功率LD半導(dǎo)體激光器大功率化趨勢仍將集中在800nm波段,其次是2pm左右。在800nm波段，光泵浦源又是重點(diǎn)6。其發(fā)展趨勢:一是側(cè)面發(fā)射1cm陣列條堆積組件。其基本結(jié)構(gòu)是先把若干1cm陣列條橫向拼裝成為光子組合塊（LSA,然后將許多“LSA”縱向堆積成堆（stack,隨即把幾個(gè)“stack”集合成集合塊（manifold,

18、最后把許多“manifold”組合成大陣列。美國的SDL將50個(gè)100W的LSA構(gòu)成manifold，通過2x2manifold獲得20000W峰值功率;用44個(gè)100W的LSA構(gòu)成4x4mani2fold獲得了70400W峰值總功率。二是開發(fā)表面激射的二維陣列。這種結(jié)構(gòu)從技術(shù)上講本身就具備一次性形成單片式超大功率LD的潛力，其次是便于以后集合成超大功率LD組件。目前正在開發(fā)的表面大功率LD陣列結(jié)構(gòu)有DBR二次折射光柵、曲形諧振腔和45。角內(nèi)腔微反射鏡。休斯公司danbury光電系統(tǒng)用二次折射光柵GaAlAsDBR結(jié)構(gòu)，以3x4元陣列獲得20WCW輸出，這種光源可用于100km左右的遠(yuǎn)程激光雷

19、達(dá);麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室利用諧振腔朝上彎曲的曲形腔面發(fā)射結(jié)構(gòu)獲40WCW輸出;法國湯姆遜公司采用這種方式獲得了單片1000W準(zhǔn)連續(xù)工作（QCW;SDL積極開發(fā)45內(nèi)腔微反射鏡面陣，以4x12元獲得132WCW輸出功率。313短波長LD對于光信息存儲而言，波長越短越有利于聚焦成小光斑，從而增加信息存儲密度和容量;許多信息系統(tǒng)終端的感光體的感光度也與光源的波長成反比;在顯示方面，綠色是基色之一,所以藍(lán)2綠光已成為全色顯示的關(guān)鍵。在600nm以上LD商品化之后，藍(lán)2綠光LD就成了短波長化的主要目標(biāo)。1991年，美國3M公司的Cheng等人解決了ZnSe材料的p型和n型摻雜技術(shù)，以量子阱結(jié)構(gòu)首次報(bào)道

20、490nm藍(lán)光激射，使多年徘徊不前的II-V族材料研究向?qū)嵱没骷~出了歷史性一步。此后器件研究活躍起來，日本的索尼、松下、日亞，美國的3M、IBM，歐洲的菲力浦等，以及許多大學(xué)都在開發(fā)這種器件。1993年7,8，日本索尼公司523nmZnSe藍(lán)2綠LD室溫下CW工作;1997年室溫下CW工作時(shí)間超過100小時(shí)。同時(shí)用于藍(lán)2綠LD的材料還有GaN，日亞的InGaNLD也已實(shí)現(xiàn)了室溫下CW工作。最近又超過300小時(shí)的CW工作時(shí)間。兩種材料均存在晶體生長中缺陷引起可靠性問題，哪種材料的LD最先進(jìn)入商品市場目前還難說。但可以肯定藍(lán)2綠光LD在下世紀(jì)將成為重點(diǎn)商品化器件。314量子線和量子點(diǎn)激光器量子

21、線激光器和量子點(diǎn)激光器的概念是1982年由東京大學(xué)尖端技術(shù)研究中心的荒川泰彥等人提出來的9。在通常的量子阱中，電子在層厚度方向量子化，電子能夠沿著薄膜的平面內(nèi)自由運(yùn)動，電子的自由度變成2，其態(tài)密度呈臺階函數(shù)曲線。與此相比，在量子線和量子點(diǎn)中，電子的自由度分別變成1和0。尤其是在量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中，電子已不能自由運(yùn)動了。隨著自由度趨向于0，電子的態(tài)密度分布形狀將越尖銳。它引起的結(jié)果是電子能級分布與增益譜集中，因此對相同的載流子濃度，自由度減少，增益峰值就變高，而使閾值電流明顯下降。據(jù)理論預(yù)測，量子點(diǎn)LD的閾值電流可低于1化另一方面,由于態(tài)密度尖銳化,伴隨溫度上升由費(fèi)米函數(shù)引起的增益擴(kuò)張得以抑制，這等于

22、抑制了閾值電流的溫度依賴性,提高了特征溫度系數(shù)TO。量子限制效應(yīng)還使LD的調(diào)制帶寬和光譜線寬等動態(tài)特性大幅度改善。因微分增益g由于量子效應(yīng)而增大（g的平方根與弛豫振蕩頻率fr成正比，線寬增強(qiáng)因子a由于量子效應(yīng)而下降。量子線和量子點(diǎn)激光器80年代完成理論研究,90年代進(jìn)入廣泛工藝實(shí)施階段。國外有大量公司、研究所和院校在進(jìn)行該領(lǐng)域的研究。為了實(shí)現(xiàn)室溫下量子線或量子點(diǎn)LDCW工作，線尺寸必須減少到20nm以下，而且尺寸誤差必須十分小。這對微細(xì)加工技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前的試制技術(shù)大致分成兩類:微細(xì)加工與晶體生長法。前者可以是電子束、聚焦離子束、X射線光刻和掩模;后者有橫向生長、傾斜襯底臺階氣相生長

23、、激光輔助原子束外延（ALE生長等。微細(xì)加工技術(shù)使用最廣的是先在襯底刻蝕出溝槽（V形,然后進(jìn)行選擇性生長線結(jié)構(gòu)。貝爾通信研究所（Bellcore最早采用，獲80nm量子線和013mA閾值電流,東工大、韓國大學(xué)、中科院等均用這種技術(shù)獲得6080nm寬量子線。晶體生長法，最近幾年來自組織法使用最廣。它是1993年，日本NTT公司的81第12卷第4期光電子技術(shù)與信息1999年8月天明二郎等人用MOVPE在GaAs襯底上生長InGaAs/AlGaAs量子阱過程中，偶然發(fā)現(xiàn)的納米尺寸自組織現(xiàn)象。在（311B襯底上，生長InGaAs薄膜后，在高溫下中斷幾分鐘，便在內(nèi)部自動形成100nm以下尺寸的應(yīng)變量子點(diǎn)

24、。它比人工法形成的低維化結(jié)構(gòu)顯示出更優(yōu)良的晶格質(zhì)量與界面結(jié)構(gòu),而且尺寸在20100nm范圍可控制，是目前最有前途的量子點(diǎn)形成技術(shù)。NTT、富士通公司、密執(zhí)安大學(xué)、柏林大學(xué)等都用這種技術(shù)研制了量子點(diǎn)激光器,尺寸最小在20nm以下,NTT還獲得室溫振蕩成功。目前量子線和量子點(diǎn)激光器仍處于基礎(chǔ)研究階段，還有許多技術(shù)問題，但它必將成為下世紀(jì)新一代高性能LD。大功率中紅外（35pmLD是目前急需的半導(dǎo)體光源,它在紅外對抗、紅外照明、激光雷達(dá)、大氣窗口自由空間通信、大氣監(jiān)視和化學(xué)光譜學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用前景。近幾年來,中紅外LD在工作溫度和輸出功率提高方面取得了明顯進(jìn)展,主要采用一般量子阱和新開發(fā)的量子阱結(jié)

25、構(gòu)。在普通的QW結(jié)構(gòu)中（I型，電子和空穴被限制在相同的層內(nèi)。因GaInAsSb和AlGaAsSb能夠形成I型能帶對準(zhǔn),以有效地限制載流子并提供良好的光波導(dǎo)2pm波長,由GaInAsSb有源層和AlGaAsSb限制層構(gòu)成的LD自80年代以來獲得廣泛開發(fā),在2卩mCW工作高達(dá)400K,在217pmCW工作到234K,在315pm到175K,在319pm到128K。由1pmLD陣列泵浦的4pm激光器在92K產(chǎn)生2W的峰值功率和240mW的平均功率。II型結(jié)構(gòu)的激射作用是1986年由前蘇聯(lián)科學(xué)家首次報(bào)道的,90年代引入GaInSb/InAs超晶格。在II型結(jié)構(gòu)中，電子和空穴被限制在不同的外延層內(nèi)，光學(xué)

26、躍遷315中紅外LD選取不受Sb化合物限制,波長可更長。通過調(diào)節(jié)不同材料組分和QW厚度,在58pm工作的級聯(lián)激光器已實(shí)現(xiàn)高達(dá)320K脈沖工作和140KCW工作，脈沖功率在300K達(dá)到200mW/面。LD和高性能LD的開發(fā)，下世紀(jì)半導(dǎo)體LD通過隧道發(fā)生。這種結(jié)構(gòu)的LD在218和413pm波長之間脈沖工作達(dá)160K,最好性能是312pm獲255K的最大脈沖工作溫度。III型結(jié)構(gòu)一般是在QW中使用內(nèi)子帶10躍遷，又叫做量子級聯(lián)（QC激光器。對于I型和II型結(jié)構(gòu)，在GaSb或InAs襯底上生長含Sb合金,因?yàn)樗鼈兊慕麕芗夁m合用于中紅外激射,而內(nèi)子帶激光器的激射波長由能帶偏移和量子阱厚度決定,材料除上

27、述三種技術(shù)外,利用現(xiàn)在十分成熟的近紅外LD作泵浦源,不失為獲得中紅外大功率的有效途徑。1994年，林肯實(shí)驗(yàn)室用0194pmLD作泵浦源，先后通過泵浦GaInAsSb/AlGaAsSb和InAsSb/AlAsSbDH結(jié)構(gòu)，在34pm波長和95K溫度下獲得1ms脈沖1W以上峰值功率；通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改進(jìn)封裝降低熱阻在3195pm、92K取得了2W峰值功率和240mW平均功率；用IQW和II型型結(jié)構(gòu)，在34pm也獲得了1W/面以上峰值功率。4結(jié)束語半導(dǎo)體激光器在紅光和115pm波段范圍以內(nèi)的技術(shù)已十分成熟,大量的商品器件將涉足更廣泛的兩用領(lǐng)域,保持持續(xù)高速的市場增長。19在軍、民兩用的廣大市場上受到歡

28、迎。截止1997年底,全世界的LD銷量已超過211億支，產(chǎn)值超過20億美元，占世界整個(gè)激光市場的2/3強(qiáng)隨著新型波長(短、長第12卷第4期光電子技術(shù)與信息1999年8月參考文獻(xiàn)1何興仁1國外激光，1993，(4:1(2:123(3:3062SteeleR1LaserFocusWorld，1997，33(2:845GoutainEetal.ElectronLett，1996，32(10:8966HeXetal.ElectronLett，1997，33(14:12217NakamuraSetal.JJapanApplPhys，pt2，1997，36:10598TaniguchiSetal.Elec

29、tronLett，1996，32(6:5529荒川泰彥等.光學(xué)，1996，25(8:44247210SirtoriCetal.AppiPhysLett,1996,68:17453AtlasDAetal.IEEEPhotoTechnLett，1993，154LingrenSetal.IEEEPhotoTechnLett，1994,19TheStatusofDevelopmentinDiodeLasersandItsTrendsHeXingren(ChongqingOptoelectronicResearchInstituteChongqing400060AbstractDiodelasersre

30、presentthelargestshareoftheworldwidelasermarket,andareusedwidelyinmanyfields.Inordertomeettorequestforhigherperformancediodelasersnextcentury,farinfraredwavelength.Asnewagenerationdevicequantumdotlasersarebeingresearchedanddevelopedwithaneffort.Keywordsdiodelasers,opticalcommunication,opticalmemoryitsdevelopmentaretrendingtow