半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜研究.pdf

1、本工作以解決半導(dǎo)體激光器工藝難點(diǎn)為目標(biāo),以半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜工藝研究為重點(diǎn),開(kāi)展了對(duì)半導(dǎo)體激光器腔面鍍膜原理、設(shè)計(jì)及其對(duì)半導(dǎo)體激光器光電性能的影響和工藝實(shí)施方法的研究,取得了如下結(jié)果:通過(guò)介紹薄膜光學(xué)理論知識(shí),討論了半導(dǎo)體光電器件的減發(fā)射膜和高反射膜設(shè)計(jì)原理,以氧化物介質(zhì)膜料為基礎(chǔ),提出了幾種新的減反射膜系結(jié)構(gòu)和高反射膜系結(jié)構(gòu),并分別對(duì)其反射率進(jìn)行了計(jì)算,得出其反射率隨波長(zhǎng)變化的關(guān)系,為下一步工藝實(shí)施提供了理論指導(dǎo).在考慮俄歇效應(yīng)的情

2、況下,用行波速率方程組研究了半導(dǎo)體激光器輸出功率與端面反射率的關(guān)系,給出了不同端面反射率下輸出功率隨注入電流的變化.同時(shí)討論了使輸出功率最大所需的端面反射率,即優(yōu)化反射率問(wèn)題,首次給出了優(yōu)化反射率與激光器內(nèi)部參數(shù)之間的依賴關(guān)系,得出了優(yōu)化反射率主要與激光器限制因子和內(nèi)部損耗有關(guān)的結(jié)論.從半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)及特性出發(fā),研究了端面反射率對(duì)半導(dǎo)體激光器其它光電性能的影響.給出閾值電流密度、激光器效率和邊模抑制比與端面反射率的關(guān)系,首次得到邊模

3、抑制比與端面反射率之間的解析解.采用既相對(duì)廉價(jià)又容易蒸發(fā)的金屬銀(Ag)做為高反射鍍膜材料,以其它折射率接近1.8的氧化物介質(zhì)膜作為墊底及保護(hù)膜,在激光器后腔面用電子束蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)了高反射涂層.在高功率808nm GaAlAs/GaAs激光器上實(shí)施后表明,該膜系結(jié)構(gòu)能使激光器功率提高60﹪,減小閾值電流20-50﹪,并且有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和牢固性,也能有效保護(hù)半導(dǎo)體激光器后腔面.以SiO<,2>/Si雙層膜作為高反膜,以單層S

4、iO<,2>作為減反射膜,用電子束蒸發(fā)方法實(shí)現(xiàn)了1310nm InGaAsP半導(dǎo)體激光器的腔面鍍膜實(shí)驗(yàn).在脈沖情況下,通過(guò)測(cè)試激光器鍍膜前后I-P特性表明,實(shí)施腔面鍍膜后激光器輸出功率可增加55﹪左右,閾值電流減小20﹪左右,并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較.由于激光器芯片解理?xiàng)l硬度很小,極易被折斷,但鍍膜時(shí)端面還必須保持水平,且不能玷污,為此在腔面蒸鍍過(guò)程中需要制作一個(gè)專用樣品架來(lái)精確固定解理?xiàng)l.為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)更加合理,操作又簡(jiǎn)便的