大功率半導(dǎo)體激光器線陣列的研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器具有體積小，重量輕，效率高，壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)的各方面起著越來越重要的作用。大功率半導(dǎo)體激光器陣列的重要應(yīng)用是泵浦固體激光器。隨著實(shí)際工程的發(fā)展，要求大功率半導(dǎo)體激光器陣列的輸出功率越來越高，延長半導(dǎo)體激光器的使用壽命，提高半導(dǎo)體激光器的可靠性，增大半導(dǎo)體激光器的輸出功率一直是科學(xué)工作者在半導(dǎo)體研究者中不懈努力和追求的目標(biāo)。但由于半導(dǎo)體激光器單管的有源區(qū)體積小，輸出功率受限于腔面毀滅性失效，一般單個(gè)的P-N結(jié)半導(dǎo)體

2、激光器的輸出能量是幾，幾十或幾百毫瓦數(shù)量級，目前最好的是1-3W。因此，為了獲得高的輸出功率，唯一的辦法就是采用SLD列陣，即在一個(gè)條狀的半導(dǎo)體芯片上線狀集成多個(gè)LD發(fā)射單元，即以激光條為基本單元。 在本論文中，首先從基本的物理概念出發(fā)，對應(yīng)變量子阱激光器特性，大功率半導(dǎo)體激光器線陣列中耦合模理論，熱損耗機(jī)理進(jìn)行分析，得到了大功率半導(dǎo)體激光器線陣列中的熱源和大功率半導(dǎo)體激光器的熱特性。為了實(shí)現(xiàn)高輸出功率，低閾值電流密度，高電光轉(zhuǎn)

3、換效率，主要從兩個(gè)方面對InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱激光器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和理論分析，分別為材料設(shè)計(jì)其包括外延片各層的生長厚度，各層的組分的摻雜濃度，和芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其包括激光器線陣列的版圖結(jié)構(gòu)，發(fā)光單元的間隔單元的尺寸比例即占空比的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)摸索出了大功率半導(dǎo)體激光器線陣列制作的工藝步驟及流程，重點(diǎn)介紹了芯片加工工藝主要步驟的實(shí)驗(yàn)情況，包括光刻，濺射，ICP刻蝕等工藝步驟。最后，對封裝工藝進(jìn)行簡要介紹并利用微通道熱沉做了相關(guān)的封裝

4、實(shí)驗(yàn)。 在激光器陣列的工藝實(shí)施中，著重研究了隔離槽深度與激光器線陣列的主要參數(shù)的相互影響，相互制約關(guān)系，通過隔離槽變深度實(shí)驗(yàn)找到了相關(guān)規(guī)律，及相對最佳隔離槽刻蝕深度，這對于激光器線陣列的工藝實(shí)施具有較為重要的意義。激光器線陣列的制作工藝過程較為復(fù)雜，不同于單管激光器的工藝步驟，通過實(shí)驗(yàn)找到了相對最佳的工藝步驟，這對于參數(shù)的優(yōu)化和線陣列性能的提高很有益處。對于大功率半導(dǎo)體激光器線陣列而言，封裝技術(shù)是十分重要的，我們深入研究了國際上