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1、第22卷第4期半 导 体 光 电Vol.22No.42001年8月SemiconductorOptoelectronicsAug.2001文章编号:1001-5868(2001)04-0275-04中红外量子级联激光器的发射光谱测量张永刚,李爱珍(中国科学院上海冶金研究所信息功能材料国家重点实验室,上海200050)摘 要:基于FTIR光谱仪建立了中红外半导体激光器发射光谱测量系统,并引入双调制技术改善了系统的性能。用此系统对中红外波段量子级联激光器的激射特性进行了测量,对有关测量结果进行了分析,并对系统应用中的有关问题进行了讨论。关键词:傅
2、里叶变换红外光谱;中红外;量子级联激光器;化合物半导体中图分类号:TN248.4 文献标识码:AEmittingSpectrumMeasurementsofMid2infraredQuantumCascadeLasersZHANGYong2gang,LIAi2zhen(StateKeyLaboratoryofFunctionalMaterialsforInformatics,ShanghaiInstituteofMetallurgy,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050,China)Abstrac
3、t:Amid2infraredbandspectroscopysystemforemittingspectrummeasurementsofsemiconductorlasersisestablishedbasedonaFTIRspectrometer.Thedoublemodulationtechniqueisusedtoimprovetheperformanceofthemeasurementsystem.Thelasingcharacteristicsofthequantumcascadelasersinmid2infraredband
4、havebeenmeasuredandtheresultshavebeenanalyzed.Relatedissuesonapplicationofthissystemhavebeendiscussed.Keywords:FTIRspectroscopy;mid2infrared;quantumcascadelaser;compoundsemiconductor1 引言域的应用相比,中红外波段激光器的发射光谱测量中有一些较特殊的要求,因此,改进现有的FTIR方采用傅里叶变换红外(FTIR)方法进行光谱测法以适应这些特殊要求是必需的[1]。我们
5、在FTIR量具有光通量大、信噪比高和测量时间短等一系列光谱仪中引入了双调制(Doublemodulation)技术对测-1优点,是中红外波段(4000～400cm,2.5～25μm)量系统进行了改造,改善了系统的性能,并用此方法光谱测量的优选手段。FTIR方法也可以扩展到可见对中红外波段量子级联激光器的发射光谱进行了测-1-近红外波段(25000～4000cm,0.4～2.5μm)及量。本文还对改进前后的系统性能进行了比较,对-1远红外波段(小于400cm,大于25μm),现已广泛中红外量子级联激光器的发射光谱测量结果进行了应用于各种研究和生
6、产领域,特别是化学研究和化分析,并对系统应用中的有关问题进行了讨论。学分析领域,但主要是用于吸收光谱测量。近年来,2 测量系统及测量方法随着中红外波段半导体材料和器件研究工作的发展,特别是量子级联激光器的出现,研究工作中需要我们所采用的中红外量子级联激光器发射光谱对中红外波段的发射光谱进行测量。与其他一些领测量系统是基于NicoletMagna-860FTIR光谱仪建立的,图1为此测量系统的示意图。与传统的可收稿日期:2001-01-14.见和近红外波段结型激光器相比,中红外波段的量基金项目:国家重点基础研究专项经费资助项目(G2000068
7、3).子级联激光器是一类较为特殊的半导体激光276半 导 体 光 电2001年8月[2,3]器,由于其一般为几十级的级联结构,故器件的至10ns)驱动能力。测量中采用TekCT-2电流驱动电压较高,可达10V以上,驱动电流一般也较探头和HP54820A数字示波器对驱动电流进行监高,可达1A以上,器件激射时有源区有很高的驱动控;激光器的发射光通过一硒化锌(ZnSe)窗口出功率密度,所以测量中一般采用低占空比的脉冲驱射,经由一反射光学系统引入FTIR光谱仪的发射动方式,研究中也常需进行低温和变温测量。由于光入口。当采用双调制方式进行测量时,在探测
8、器我们所需测量的器件的发射波长一般在3～12μm,后的前置放大器和其后的电子学系统之间通过因此在系统中选用了溴化钾(KBr)分束器和A型碲FTIR光谱仪的接口插入E
