大功率半导体激光器腔面镀膜的理论研究

从平面波假设出发推导了多层薄膜的特性矩阵，得到了膜系的反射率计算公式。研究了腔面反射率对大功率半导体激光器的外量子效率、阈值增益和输出功率比的影响，并给出了整个膜系反射率随膜层的光学厚度、折射率差及其层数的变化趋势。该模型对半导体激光器的腔面膜层设计具有实际的指导意义。     

808nm高效率激光二极管

目前808nm高效率激光二极管产品的转换效率只有50%左右,还有很大的提升空间。通过提高欧姆接触层浓度、界面渐变和波导层掺杂等方面的外延材料结构优化,减小附加电压和电阻值,设计制作了808nm大光腔应变量子阱外延材料;并制作了200μm发光区标准单管,提取了材料内部参数,材料内损耗iα为0.67cm-1,内量子效率iη为0.88;将圆片解理成2mm腔长的巴条进行腔面镀膜,并烧结成标准单管,25℃下单管电光效率达到61.1%;将巴条烧结到微通道载体上,制作成标准微通道水冷单条阵列,水温15℃110A下输出光功率126.6W,电光转换效率62.77%。     

用于半导体激光器热沉的金刚石膜/Ti/Ni/Au金属化体系的研究

提出了一种用于半导体激光器热沉的金刚石膜/ Ti/ Ni/ Au金属化体系.采用金属化前期预处理、电子束蒸镀技术和后续低温真空热处理,金属层和金刚石膜之间获得了良好的结合强度.AES分析表明Ti/ Ni/ Au金刚石膜金属化体系中,Ni层起到了良好的阻挡效果;XRD显示预处理过的金刚石膜,镀膜后经过6 73K,2 h低温真空热处理,Ti/金刚石膜界面形成Ti O和Ti C;RBS分析进一步证实该金属化体系在6 73K,1h真空加热条件下具有良好的热稳定性.采用完全相同的半导体激光器结构,金刚石膜热沉的热阻仅为氮化铝热沉的4 0 % .     

大功率半导体激光器的腔面钝化

大功率半导体激光器的腔面退化是影响其寿命和可靠性的重要因素,长期以来一直是人们关注和研究的重点。本文利用离子铣结合腔面钝化还原层的方法对大功率半导体激光器的腔面进行处理。结果显示,离子铣腔面钝化能够在一定程度上减少半导体激光器的功率退化,168h加速老化后退化幅度降低4.5%;同时该技术对老化过程中COD阈值降低有明显的抑制作用,可有效减少使用中的突然失效。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。     

1.06μm大功率连续半导体激光器

利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术,生长了InGaAs/AlGaAs分别限制压应变双量子阱和单量子阱两种材料结构,通过对不同腔长单管激光器的LIV测试获得内部参数,对单、双阱两种材料结构器件参数进行对比分析,确定了单量子阱结构作为1.06μm大功率半导体激光器的材料结构。通过研究单管激光器的电光转换效率与腔长、注入电流的关系,获得了最高达到57.5%的电光转换效率。对1mm腔长单管激光器进行了大电流高温加速老化测试,结果显示研制出的单管激光器室温下在1.5A工作电流下寿命远大于104h。     

高斜率效率隧道结叠层激光器的研制

隧道结叠层激光器技术具有广泛的应用空间,如高斜率效率、高功率密度、多波长激光器等。采用LP-MOCVD系统生长隧道结材料,CCl4作为p型掺杂源,SiH4作为n型掺杂源,并采用δ掺杂技术,使得n+-GaAs的掺杂浓度大于1×1019/cm3,隧道结的面电阻率小于2×10-4Ω.cm2。设计生长了双叠层、三叠层材料,该材料制作的900nm双叠层激光器在200ns脉宽、20A工作电流下输出功率35W,斜率效率1.8W/A,是单层材料的1.8倍,隧穿结引入的压降约为0.15V;860nm三叠层激光器的斜率效率大于2.7W/A,是单层材料的2.7倍。     

塑封隧道结脉冲半导体激光器的研制

报道了一种新型塑料封装隧道结脉冲半导体激光器.采用MOCVD生长了隧道结串联双叠层激光器材料.激光器芯片为标准宽发射区结构.采用塑封结构,在脉冲宽度小于500ns,重复频率小于8kHz工作条件下,其输出光功率斜率效率达到1.7W/A, 是标准单芯片的1.7倍.采用塑封结构,克服了金属封装玻璃光窗在受冲击时易碎的弱点,其抗冲击达到20kg以上,且封装成本低廉.     

双激光二极管bar条光纤耦合技术

对半导体激光器阵列bar光纤耦合技术进行了分析和模拟,研制了双bar光纤耦合模块,成功地将双bar条通过偏振合束的方法耦合进芯径为400μm、数值孔径为0.22的光纤,其连续功率为60W,功率密度为4.8×104W/cm2.     

湿法腐蚀DFB半导体激光器的均匀光栅的研究

论述了用湿法腐蚀电子束光刻的均匀光栅DFB激光器亚微米光栅的过程,研究了几种腐蚀液对半导体激光器外延材料中InP的腐蚀过程.用扫描电子显微镜(SEM)对其腐蚀情况进行了分析,通过调节腐蚀液HB1:HNO3:H2O的体积比,找到了对InP腐蚀的最佳配比(1:1:30)以及合适的腐蚀条件(室温23℃).利用这种腐蚀液得到的光栅图形可以满足DFB激光器的要求.