808nm高功率半导体激光器芯片研究

发布时间：2021-08-24 03:41

　　半导体激光器由于其体积小、重量轻、阈值电流低、电光转换效率高,并且可以采用注入电流的方式来泵浦等优点,因此,被广泛应用于激光泵浦、先进制造、光纤通讯、数据存储、科研和医疗美容等领域。808nm高功率半导体激光器是全固态激光器（Nd:YAG）最理想的泵浦源。随着激光技术的不断发展,其对半导体激光泵浦源的要求也越来越高,主要表现在以下几个方面:（1）提高其在连续或准连续工作模式下的光功率,满足日益增长的功率需求;（2）提高电光转换效率,降低激光系统的功耗和体积以及以节约使用成本;（3）提高光束质量,满足光纤耦合的应用需求;（4）提高可靠性以及工作寿命,以应付严苛的工作环境;因此本文主要围绕着808nm半导体激光器的高功率和高效率开展工作,研究了808nm半导体激光器的芯片基本原理、制备工艺和测试分析等。主要研究内容如下:1.本文简单介绍了半导体激光器的发展现状、基本原理及其优点。并着重对808nm高功率半导体激光器国内外研究现状及其应用领域进行了介绍。2.介绍了半导体激光器的基本特性,包括阈值电流密度、输出功率、电光转换效率、内量子效率、内损耗、腔面反射率等参数。影响半导体激光器输出功率的... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２半导体激光器基本工作原理??

ＣＷ模式工作时功率达到４０Ｗ以上，斜率效率为１．１－１．２Ｗ／Ａ，效率达到５０％。??该器件结构使用了?ＩｎＧａＡｌＡｓ双量子阱（ＤＱＷ）作为有源区，采用大光腔波??导（ＬＯＣ）结构Ｋ，如下图１－４所示。??１００?????，???１???ｊ???，???１?２．０??Ｉ?ｊ?Ｉ?＿？—？?Ｖｏｔｔｔｇｅ?ｊ??…一４－一－．－ｒ－＂＂＂！／?＇．??７５－??—???—????—?－?１?５??ｊｉＬｌ???一．?——Ｐｏ？？ｒ??ｇ＊?２?！?丨?Ｅｆｔｏｅｎｅｙ｝?＜??＊３?Ｏ＊?５０????－?－?－ｊ－?????１．〇?ｍ??？?卜招！?Ｉ??―料—ｔ—ｒ—°ｓ??０???，???ｉ???：???１０．０??０?２０?４０?６０?８０?１００??Ｃｕｒｒｅｎｔ?ＩＡＪ??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?１ｃｍ?Ｂａｒ?ＰＩＶ?Ｃｕｒｖｅ?ｉｎ?ＣＷ?Ｍｏｄｅ??图１－４?ＣＷ工作模式下，ｌｃｍ巴条ＰＩＶ曲线??１９９９年，Ｊｕｎ?Ｗａｎｇ，?Ｓｍｉｎｔｈ等人报道了使用ＭＢＥ?（分子束外延）生??长的８０８ｎｍ半导体激光器单管器件，其腔内损耗０．７５ｃｍ＿１，最高电光转换效??率高达６５．５％?［４］。??２００１年，ＤＩＬＡＳ公司的Ｍ．Ｂｅｈｒｉｎｇｅｒ等，研究了在准连续工作模式下，??８０８ｎｍ的单量子阱（ＳＱＷ）和双量子阱（ＤＱＷ）结构的高功率半导体激光器??的退化行为。ｌｃｍ巴条的填充因子为５０％，研宄了在相同的电流密度和温度??情况下

Ｆｉｇｕｒｅ?１－８?ＰＩＶ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?１５?°?Ｃ，?ｆｉｌｌ?ｆａｃｔｏｒ?２０％，?１．５?ｍｍ??ｃａｖｉｔｙ?ｌｅｎｇｔｈ?ＣＷ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｌａｓｅｒ??图１－８工作温度１５°Ｃ，填充因子２０％，?１．５ｍｍ腔长ＣＷ半导体激光器ＰＩＶ曲线??２００８年，国内的李琳等人，通过分子束外延生长的非对称波导结构的??ＩｎＧａＡｌＡｓ－ＡｌＧａＡｓ双量子讲８０８ｎｍ半导体激光器，使用非对称波导结构，在??ＣＷ工作模式下显示出高的量子效率和电光转换效率。器件的阈值电流密度??为１８０Ａ／ｃｍ２，斜率效率为１．４Ｗ／Ａ。内部损耗和内部量子效率分别为ｌ．ｌｃｎｒ１??和９７％。在条宽１００ｐｍ、腔长１０００ｐｍ的器件中实现了?７５％的最大转换效率??Ｍ，如下图１－９所示。??０．６１??Ｉ?０．７．?＇?＇?￣?＇，．１?＇???Ｋ?＾?１＼??卜?／?ｉ：：?／?—??％?〇．１?Ｊ?的０?和６?？１０?ａｉ？?？２Ｄ??ａ％．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２＜５?３．０?３．５?４．０??Ｃｕｒｒｅｎｔ?（Ａ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－９?Ｃａｖｉｔｙ?ｌｅｎｇｔｈ?１ｍｍ，?ｄｒｉｖｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?４Ａ?ｉｎ?ＣＷ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｏｄｅ??图１－９腔长１ｍｍ，?ＣＷ工作模式下，驱动电流４Ａ??８??


本文编号：3359207