808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计

发布时间：2020-08-31 13:27

　　 随着大功率半导体激光器的快速发展,使得其在泵浦固体激光器等领域优势明显。但大功率半导体激光器在泵浦过程中也存在一些问题,如激光器激射光波长受温度影响较大,波长随温度的升高而向长波方向移动,温漂系数大约为0.3-0.4nm/K,严重影响其作为泵浦源的泵浦效率。并且,随着科技的不断进步,越来越多新兴领域,比如自由空间光通信等领域,需求大功率,窄线宽,波长随温度变化相对稳定的激光光源,致使研究大功率半导体激光器波长锁定技术和改善光束质量成为近几年的热门话题。本论文由808nm半导体激光器外延结构设计原理出发,通过跃迁选择定则和Kohn-Luttinger Hamiltonian等理论和软件模拟,对激光器外延结构进行优化,使有源层和波导层的参数满足设计要求。通过研究布拉格光栅对波长锁定的机理及耦合波模式等理论,仿真模拟了具有波长锁定作用的808nm表面光栅大功率半导体激光器。器件采用宽脊条结构,光栅结构对称地设计在激光器P-限制层表面两端,其余部分覆盖P面电极,使光栅区与电流注入区分离,既保证激光器大功率出光,又能使器件保持良好的阈值特性。在T=300K时,激光器激射波长为809.9nm,光谱线宽为0.14nm,阈值电流I_(th)=1.17A,斜率效率为1.53W/A,且在288-315K温度范围内,温漂系数约为0.034nm/K。实验研究了光栅的制备技术,采用全息光刻工艺和干法ICP刻蚀等工艺制备了二阶布拉格光栅,并利用扫描电子显微镜对制备的光栅进行表征,结果显示光栅形貌较好,结构清晰完整,条纹均匀平直。通过本论文的研究,为改善大功率半导体激光器的波长稳定性提供了新的研究思路和技术方法,对加速激光技术的发展和应用具有重要意义。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN248.4
【部分图文】：

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本文编号：2808863