半导体激光器光学膜技术研究

论文题目: 半导体激光器光学膜技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 套格套

导师: 王立军

关键词: 大功率半导体激光器件,列阵模块,垂直腔面发射激光器,腔面膜

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文主要围绕808nm 连续大功率半导体激光器,980nm 连续大功率垂直腔面发射激光器和1064nm 连续、准连续大功率激光列阵模块光学膜的研制展开的。光学膜技术是研制半导体激光器的关键技术之一,光学膜性能的好坏直接影响到半导体激光器的出光功率、功率效率、可靠性和稳定性等方面。对808nm 大功率半导体激光器的腔面膜进行了研究,研制出HfO2/SiO2材料系的前后腔面膜。在腔面膜和衬底之间引入一层Al2O3,首次解决了腔面膜附着力不好的问题。镀膜前后斜率效率由50.2%提高到90.4%,转换效率由22.2%提高到39.8%,最高输出功率为1.9W(条宽100nm,腔长为1μm)。最高输出功率和没镀膜的器件比提高了2.5-3 倍。损伤阈值对比实验结果表明这种膜系优于其它结构,说明这种方法具有实现808nm 腔面膜大批量生产的潜力。对1064nm 大功率半导体激光器的腔面膜进行了深入研究,并研制出连续输出1060nm 和准连续输出1050nm 的激光列阵模块。连续输出1064nm 激光模块的芯片宽1cm,腔长1200μm,条宽200μm,填充密度为50%,室温连续输出功率达到68.5W,光谱半宽为9nm;准连续输出1050nm 激光模块的芯片宽1cm,腔长1200μm,条宽110μm,填充密度为82.5%,在脉宽100μs,频率1000Hz,电流100A的条件下输出功率达到88.6W,光谱半宽为4.2nm。工作波长在1064nm波段的大功率半导体激光器件国内尚未见报道。对980nm大功率垂直腔面发射激光器的出光窗口增透膜进行了深入的研究,研制出性能稳定的垂直腔面发射激光器出光窗口增透膜。不同直径(200μm,300μm,400μm,500μm,600μm,700μm,800μm)的器件在镀增透膜后出光功率均提高了6%,连续输出功率达到1.95W(器件直径为500μm)。成果通过鉴定达到了国际领先水平。采用特性矩阵法编程计算了规整、非规整膜系结构增透膜和高反膜的光学特性。首次采用逆矩阵法编程计算了半导体激光器腔面膜的电场分布,得出腔面膜中的电场分布曲线。本论文所有膜系设计和优化均是采用这两套程序实现的。并从理论上设计出了高损伤阈值腔面膜。另外,采用我们特制的夹具从根本上解决了腔面对齐难、腔面膜厚不均匀、夹片过程中腔面易受污染和受损等难题。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 半导体激光器的发展历史

1.2 半导体激光器的应用

1.3 808nm 高功率半导体激光器工艺流程以及关键工艺

1.4 本章小结

1.5 本论文的主要工作

参考文献

第2章 光学膜理论基础

2.1 平面电磁波在单一界面上的反射

2.2 单层介质薄膜的反射率

2.3 多层介质薄膜的反射率

2.4 半导体激光器光学膜的设计基础

2.5 光学膜光学特性的编程计算

2.6 多层介质高反射膜光学特性

2.7 介质多层膜的弱吸收计算

2.8 本章小结

参考文献

第3章 808nm 高功率激光器腔面膜制备

3.1 腔面膜国内外研究情况

3.2 腔面膜的作用

3.3 源材料的选取

3.4 外延结构和器件结构

3.5 腔面膜反射率理论依据

3.6 高反膜和增透膜的制备及表征

3.7 器件灾变形光学损伤以及损伤阈值的测量

3.8 本章小结

参考文献

第4章 高损伤阈值半导体激光器的设计

4.1 灾变性光学损伤以及几种克服方法

4.2 大光腔外延结构设计

4.3 808nm 半导体激光器腔面膜优化设计

4.4 本章小结

参考文献

第5章 准连续、连续1064nm 半导体激光列阵模块的研制

5.1 引言

5.2 准连续1050nm 激光列阵模块

5.3 连续1064nm 激光列阵模块

5.4 结论

5.5 本章小结

参考文献

第6章 高功率垂直腔面发射激光器出光窗口--增透膜研究

6.1 垂直腔面发射激光器的简史与研究概况

6.2 高功率垂直腔面发射激光器结构

6.3 增透膜对出光功率的作用

6.4 HfO_2 增透膜制备及表征

6.5 本章小结

参考文献

结论

附录

6.6 附录1

6.7 附录2

6.8 附录3

6.9 附录4

6.10 附录5

博士期间发表的文章及成果

致谢

发布时间: 2006-03-14

参考文献

• [1].基于重构等效啁啾技术的新型可调谐分布反馈半导体激光器及阵列研究[D]. 郭仁甲.南京大学2017
• [2].半导体激光器混沌注入系统时延及带宽特性研究[D]. 穆鹏华.西南交通大学2018
• [3].外腔注入振荡改善半导体激光器模式特性的研究[D]. 葛剑虹.浙江大学2003
• [4].脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 胡春生.国防科学技术大学2005
• [5].半导体激光器与光纤高效耦合特性的研究[D]. 于海鹰.北京工业大学2006
• [6].中红外半导体激光器的热特性分析[D]. 朱诚.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）2006
• [7].半导体激光器组件的传热特性与热电控制技术研究[D]. 杨明伟.哈尔滨工业大学2006
• [8].高功率垂直腔面发射激光器的设计及制备[D]. 郝永芹.长春理工大学2007
• [9].光纤通信用高dI/dt集成半导体激光器驱动器研究[D]. 陈晓飞.华中科技大学2006
• [10].半导体激光器及其列阵的无损检测技术研究[D]. 曹军胜.吉林大学2007

相关论文

• [1].高亮度大功率半导体激光器研究[D]. 乔忠良.长春理工大学2011
• [2].高亮度大功率半导体激光器研究[D]. 杨晔.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2011
• [3].大功率半导体激光器结构研究[D]. 梁雪梅.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2010
• [4].垂直腔面发射激光器的研制及其特性分析[D]. 晏长岭.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2000
• [5].改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D]. 洪治.浙江大学2001
• [6].1.3μm GaInNAs/GaAs垂直腔面发射激光器的优化设计与制作[D]. 岳爱文.武汉大学2004
• [7].半导体量子阱激光器理论模型的研究及其在计算机模拟中的应用[D]. 张冶金.吉林大学2001
• [8].半导体激光器与光纤高效耦合特性的研究[D]. 于海鹰.北京工业大学2006

标签：大功率半导体激光器件论文;  列阵模块论文;  垂直腔面发射激光器论文;  腔面膜论文;