980nm大功率DBR激光器的研究

论文摘要

980 nm波段半导体激光器因其优异的光学性质,被广泛应用于光纤放大器与其它固体激光器的泵浦源来使用,除此之外980nm半导体激光器在军事、医学、民用等领域均大放异彩,凭借其广泛的应用领域,受到科研工作者的广泛关注,其中提高器件输出功率一直是科研工作中的重要目标。为了进一步提高980nm半导体激光器的性能,使其在医疗、通信和工业等领域实现更加广泛的应用,本文以具有非对称大光腔波导结构的外延片为基础,结合分布布拉格反射技术与脊形半导体激光器制作工艺,实现了980nm波段高功率半导体激光器的稳定输出。利用金属有机化合物化学气相沉积技术对980nm半导体激光器外延片进行生长,该外延片有源区为7nm厚的3量子阱的结构,采用非对称大光腔波导结构,来增加出光面光斑的横向尺寸,降低有源区光限制因子,进而降低腔面光功率密度,提高器件可靠性;通过理论计算和模拟分析,设计了光栅区长度为500μm,占空比50%,周期为890nm的六阶布拉格光栅。实验过程中,采用电子束曝光技术对光栅图形进行光刻,结合感应耦合等离子刻蚀等工艺进行光栅结构的制作;利用SiO2作为硬掩膜并减小Ar离子束流,提高掩膜的抗刻蚀比;通过增大光栅图形占空比以补偿侧蚀效应,最终制作出满足实验要求的分布布拉格光栅。利用光刻套刻技术,将脊波导与光栅结构进行对接,结合刻蚀、镀膜、解理等工艺,成功制作出腔长4000μm,条宽500μm的DBR半导体激光器。最终实现当器件注入电流23A时,输出功率高达16W,斜率效率0.73W/A,器件阈值电流0.95A,中心波长976nm,光谱线宽1.4nm。该研究为GaAs基大功率DBR半导体激光器的制作与研究提供了新思路,为半导体激光器的研制和开发利用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 半导体激光器发展概述
•   1.2 半导体激光器原理
•   1.3 DBR半导体激光器的发展历程
•   1.4 论文研究意义及工作
•     1.4.1 论文研究意义
•     1.4.2 论文工作
• 第2章 DBR半导体激光器相关理论与设计
•   2.1 布拉格条件
•   2.2 半导体激光器的激射条件
•     2.2.1 受激发射条件
•     2.2.2 振荡条件
•     2.2.3 DBR激光器激射条件
•   2.3 分布布拉格反射器
•     2.3.1 理论分析
•     2.3.2 参数设计
•   2.4 本章小结
• 第3章 DBR激光器制作工艺
•   3.1 外延材料生长方法
•   3.2 光栅制作方法
•   3.3 脊波导的制作方法
•   3.4 DBR激光器工艺流程
•   3.5 本章小结
• 第4章 器件制作结果与分析
•   4.1 DBR光栅制作结果与分析
•   4.2 脊波导制作结果与分析
•   4.3 其它关键工艺结果与分析
•     4.3.1 金属电极的制作
•     4.3.2 腔面膜的制备
•     4.3.3 贴片封装
•   4.4 本章小结
• 第5章 980nm大功率DBR激光器的输出特性
•   5.1 半导体激光器输出功率测量结果
•   5.2 半导体激光器光谱测量结果
•   5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 乔闯

导师: 房丹

关键词: 半导体激光器,分布布拉格反射器,电子束光刻,脊波导,大功率

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 长春理工大学

分类号: TN248

总页数: 62

文件大小: 3467K

下载量: 235