光泵浦半導(dǎo)體激光器的增益特性分析.pdf

1、近年來，光泵浦半導(dǎo)體激光器在遠(yuǎn)程通信、生物醫(yī)學(xué)診斷、照相洗印等領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。光泵浦半導(dǎo)體激光器之所以受到大家的青睞，原因在于它兼顧了面發(fā)射半導(dǎo)體激光器、邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器和固體激光器三者的優(yōu)點，既有好的模式和較高的功率，波長又可以設(shè)計，還可方便地進行腔內(nèi)倍頻和鎖模運行，是一種新型實用的激光光源。在光泵浦半導(dǎo)體激光器的設(shè)計中，增益是一個非常重要的同時也是一個非常復(fù)雜的參量，激光器的一些重要工作性能都和增益參數(shù)有密切聯(lián)系，如閾值電流

2、、效率和功率就依賴于增益譜和發(fā)射波長的對準(zhǔn)情況。因此，深入研究增益特性，對進一步改善激光器的性能具有重要意義。本文主要有如下幾方面內(nèi)容： 第一章是緒論。簡述了光泵浦半導(dǎo)體激光器的特點、應(yīng)用及其發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀。從高功率連續(xù)光輸出、倍頻光輸出和鎖模輸出三個方面對光泵浦半導(dǎo)體激光器的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)；介紹了光泵浦半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用價值；綜述了分析應(yīng)變量子阱有源區(qū)增益特性的方法。 第二章是光泵浦半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)及工作原理

3、。簡述了對泵浦源、諧振腔、增益結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求；研究了光泵浦半導(dǎo)體激光器增益結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括分布式布拉格反射鏡、量子阱增益區(qū)、微腔結(jié)構(gòu)等；詳細(xì)介紹了有源區(qū)應(yīng)變量子阱的材料特性及應(yīng)變的引入對能帶結(jié)構(gòu)、禁帶寬度、發(fā)射波長等的影響。 第三章是能帶結(jié)構(gòu)計算。首先介紹能帶結(jié)構(gòu)分析的基本方法，然后介紹帶邊不連續(xù)性及帶隙的計算方法，以InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱材料為例，利用有限差分法對含6×6 Luttinger-Kohn哈密頓量的有效質(zhì)

4、量方程精確求解，得到了InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱導(dǎo)帶、價帶的能帶結(jié)構(gòu)和包絡(luò)函數(shù)，并給出了一些分析結(jié)果。這部分工作特點是將帶隙、帶邊不連續(xù)性計算和帶結(jié)構(gòu)計算系統(tǒng)結(jié)合起來，構(gòu)成一完整體系，這些對于優(yōu)化設(shè)計來說是必須的。 第四章是增益計算。首先介紹了態(tài)密度、準(zhǔn)費米能級等一些與增益有關(guān)的參數(shù)。然后介紹了增益的定義、微擾矩陣元、考慮光譜展寬的增益等。詳細(xì)研究了InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱材料體系，用兩種方法計算了量子阱自發(fā)輻射譜