半导体微腔激光器阵列散热分析及其工艺制备

发布时间：2022-08-23 14:22

　　半导体微腔激光器因其具有低阈值、高品质因子、集成度高、几何形状简单等特点,在光互连、光通信、气体检测等众多领域具有非常广阔的应用前景。其中,全光网络、高速通信系统对半导体激光器提出了高功率、并行光输出的新需求。为此,本文以回音壁模式量子级联半导体微腔激光器为研究对象,探索研究能够得到高功率、高并行光输出的激光器线列、阵列结构,同时有效提高器件输出功率水平。首先,本文阐述了回音壁模式量子级联微腔激光器的基本理论。对In Ga As/In Al As量子级联材料半导体微腔激光器的激光输出进行了模拟仿真,结果显示形变因子为0.42的蜗线形微腔具有较好的定向输出特性。在单管激光器实现定向输出的基础上,创新设计了一种半导体微腔激光器错位阵列结构,有效提高了阵列单元密度。其次,对半导体激光器热特性和器件传热学基本理论进行分析,并采用ANSYS有限元分析软件,分别对半径为100μm的半导体微腔激光器1×3线列、新型错位阵列的温度分布进行模拟仿真。模拟仿真结果显示,当线列周期为550μm时,1×3线列器件热串扰行为得到明显改善;当错位阵列分布横向间距550μm纵向间距280μm时,器件温度场分布无明显... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 半导体微腔激光器简介
        1.1.1 半导体激光器基本原理
        1.1.2 半导体微腔激光器分类
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本论文研究目的及意义
        1.3.1 本论文的研究目的
        1.3.2 本论文的研究意义
    1.4 本论文的研究内容
第2章 半导体微腔激光器错位阵列结构
    2.1 微腔理论基础
        2.1.1 回音壁微腔中模式特性
        2.1.2 变形微腔中的光线模式
    2.2 微盘腔激光器定向输出模拟
    2.3 微腔激光器新型错位阵列结构设计
    2.4 本章小结
第3章 半导体微腔激光器阵列热特性模拟
    3.1 半导体微腔激光器热特性分析
        3.1.1 半导体激光器产热机理
        3.1.2 温度对半导体激光器性能影响
    3.2 传热学基本理论
    3.3 热分析模拟基础与模型简化
        3.3.1 有限元分析简介
        3.3.2 模型简化与假设
    3.4 热分析数值模拟分析
        3.4.1 微盘腔激光器线列模拟分析
        3.4.2 微盘腔激光器错位阵列模拟分析
    3.5 本章小结
第4章 半导体微腔激光器阵列制备及测试
    4.1 半导体微腔激光器制备工艺
        4.1.1 光刻工艺
        4.1.2 刻蚀工艺
        4.1.3 欧姆接触工艺
        4.1.4 封装工艺
    4.2 器件性能测试分析
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3677926