半环形腔主振光放大器技术研究

论文摘要

在光电子通讯领域,围绕大功率、近衍射极限半导体激光光源,研究人员设计并制作了多种激光器结构。主振功率光放大器（MOPA）,由于其高质量的光束输出,成为研究人员优先考虑的一种典型器件结构。本文针对直腔脊形波导、分布反馈或分布布拉格反馈作为主振半导体激光器与锥形放大器单片集成的主振光放大器的缺点,提出制作出结构简单,制作工艺难度低的半环形半导体激光器与锥形放大器集成的主振功率光放大器,有利于避免主振半导体激光器对光放大器的影响,同时保证激光的输出模式质量、稳定性、可靠性。本文从泊松方程、载流子连续性方程、薛定谔方程及亥姆霍兹方程出发,通过数值求解得出激光器的阈值电流。简单分析了曲率半径对阈值电流密度的影响。为了实现较低的阈值电流,要求半环形腔的曲率半径选择在150μm左右。同时通过对弯曲波导方程的求解,简单分析了曲率半径对基侧模光场分布的影响。最后,针对传统湿法腐蚀存在的一些不足,本文提出采用光辅助刻蚀方法来实现脊形条的垂直刻蚀。用UV-LED作为光源并通过改变电压实现了n型衬底的边向角刻蚀θ的可控,也实现了p型衬底（110）—B面的垂直刻蚀,并采用光化学液相次序选择腐蚀的新方法,提高了表面的均匀性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 绪论
• 1.1 半导体激光器的发展回顾
• 1.2 环形腔半导体激光器国内外发展状况
• 1.3 半导体激光放大器概述
• 1.4 论文研究的目的和内容
• 第二章 主振功率光放大器（MOPA）的理论分析
• 2.1 主振动区波动方程
• 2.2 主振区电学方程
• 2.3 主振区有源层量子尺寸效应
• 2.4 锥形放大区
• 2.5 主振区损耗分析
• 2.6 边界条件
• 2.7 数值模拟结果
• 第三章 光辅助刻蚀的基本原理及其优化
• 3.1 光辅助刻蚀的基本原理
• 3.2 能带结构图在光辅助刻蚀过程的影响
• 3.3 光的波导效应及其相关优化分析
• 3.4 基片厚度和载流子扩散长度对光辅助刻蚀的影响
• 3.5 正性光刻胶抗激光腐蚀性能研究
• 第四章 腐蚀结果及其分析
• 4.1 半导体激光器的后工艺流程
• 4.2 光辅助刻蚀基片的制备
• 4.3 通过光强强度实现n型衬底边向角θ可控
• 4.4 p型衬底的刻蚀及其改进方案
• 4.5 光化学液相次序选择腐蚀
• 结束语
• 致谢
• 参考文献