808 nm InGaAlAs垂直腔面发射激光器的结构设计

为实现垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）在808 nm波长的激射，对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克潘纳模型和光学传输矩阵方法，计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜（DBR）的反射谱，从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明，阱宽为6 nm的In0.14Ga0.74Al0.12As/Al0.3Ga0.7As量子阱，在室温下激射波长在800 nm左右，其峰值材料增益在工作温度下达到4000 cm-1；渐变层为20 nm的Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As DBR，出光p面为23对时反射率为99.57%，全反射n面为39.5对时反射率为99.94%。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件（PICS3D）验证，得到室温下的光谱中心波长在800 nm处，证实了结构设计的正确性。