940nm大功率半导体激光器的研究与制备

发布时间：2021-10-21 05:15

　　大功率半导体激光器在光泵浦、医学领域、激光技术、半导体激光打标机、数字通信技术和切割技术等领域中有着重要的应用前景。其中,当940nm半导体激光器作为激励源时,可以使Yb:YAG固体激光器激射的1030nm光波倍频之后产生515nm波长激光,与氩离子激光器的514nm波长非常接近,所以可以取代氩离子激光器。同时,由于940nm半导体激光器用于掺Yb光纤的泵浦源有着很宽的吸收峰,具有明显的温度稳定性优势,它可以在连续输出的环境下稳定工作,因此有着很大的发展潜力。为此大功率半导体激光器得到了不断的应用与开发,而不断提高半导体激光器的输出功率是我们重要的研究方向。本文为制备出940nm大功率半导体激光器展开了以下工作:1.阐述MOCVD设备工作原理,通过优化外延片结构,利用MOCVD设备,生长出所设计的大光腔非对称结构外延片。其中所设计的大光腔结构可以有效地增加光斑的横向尺寸,提高腔面灾变性损伤（COMD）水平,非对称波导结构可以抑制高阶模的激射。拟合数据得出,此种外延片制备出的激光器内量子效率高达99.1%且内部损耗仅为0.21cm^-1。2.优化后工艺的细节工作。传统... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 半导体激光器研究史
    1.2 940nm大功率半导体激光器的研究意义
    1.3 940nm半导体激光器的研究现状
    1.4 本论文研究内容
第2章 半导体激光器的基础原理
    2.1 半导体激光器的基本工作原理
    2.2 半导体激光器激射三要素
        2.2.1 粒子数反转
        2.2.2 谐振腔
        2.2.3 光增益与损耗
    2.3 半导体激光器的主要特征参数
        2.3.1 电流的侧向扩展现象
        2.3.2 半导体激光器工作效率的参数
        2.3.3 半导体激光器的主要电学特性参数
        2.3.4 半导体激光器的主要光学特性参数
    2.4 本章小结
第3章 940nm半导体激光器的外延结构设计
    3.1 外延技术及MOCVD简介
    3.2 外延片质量测试
    3.3 940nm半导体激光器外延结构设计
    3.4 模拟外延结构的近场分布
    3.5 拟合内量子效率和内部损耗
    3.6 本章小结
第4章 半导体激光器的制备与工艺优化
    4.1 工艺优化设计
    4.2 芯片制备
    4.3 后工艺及其优化
        4.3.1 清洗
        4.3.2 光刻
        4.3.3 腐蚀
        4.3.4 PECVD生长SiO_2
        4.3.5 溅射
        4.3.6 磨片
        4.3.7 快速退火
        4.3.8 热沉、陶瓷片
        4.3.9 脊形结构优化
        4.3.10 管芯的筛选
        4.3.11 优化焊接时对腔面的污染
    4.4 版图设计
    4.5 本章小结
第5章 940nm半导体激光器性能的研究
    5.1 管芯正倒装对比实验
    5.2 TO3底座涂黑对比实验
    5.3 腔面镀膜
    5.4 不同结构的器件实验结果分析
        5.4.1 有无双沟结构的数据对比
        5.4.2 不同腔长的器件数据对比
        5.4.3 不同双沟间距的结构数据对比
        5.4.4 不同双沟深度的结构数据对比
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3448318