● 摘要
垂直腔面发射半导体激光器作为半导体光电子器件领域里的重要组成部分，以其优异的特性成为光通讯、光信息技术处理等领域里的重要的光源。然而，作为依靠电流注入并通过载流子复合实现光输出的半导体激光器件，载流子分布直接决定着器件的热分布，从而对器件的其它特性也产生了重要的影响，所以计算研究注入电流在器件内的分布将会对分析器件的热效应及其它特性提供有用的理论依据。 本文建立了分析增益导波垂直腔面发射半导体激光器注入载流子空间输运与分布的三维解析计算模型，研究了顶面环形注入电极与底面极板参量变化导致的注入载流子分布特性。依据电介质的稳态电场理论对增益导波型垂直腔面发射半导体激光器的注入电流空间分布进行了解析计算。计算分析了两种情况下的电流密度空间分布及其与两电极参量之间的相互关联性。结果显示在底面极板尺寸足够大和有限两种情况下两极间径向载流子分布呈现中心极大值的区域均与其所在的轴向位置有关。在注入环参量固定的情况下，若底面极板足够大，那么在靠近环形电极的轴向位置附近载流子的极大值出现在电流注入区域的下方，而在相对远离环形电极的位置附近，横向载流子极大值出现在器件的中心轴线位置，但伴随着平均值的减小；若底面极板较小，则在靠近该极板的区域，不仅载流子的横向极大值出现在器件的中心轴位置，同时也伴随着载流子平均值的较大提高。由于激光增益或输出功率与注入电流之间存在线性关系，因此，载流子的横向分布特点对基横模或环模的形成具有至关重要的作用。计算结果表明要使器件能够获得基模或中心均匀的光强输出，应使激光有源层与横向载流子分布的极大值出现在中心的层面或载流子分布均匀的临界层重合。