文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
光泵外腔面发射半导体激光器设计及其特性研究
姓名:张鹏
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:张志刚;宋晏蓉
20070501
摘要具体设计了光泵外腔面发射半导体激光器,对其特性进行了实验研究,对实验参数、泵浦源以及最佳耦合输出率。实验研究了激光器的反射谱、边发射谱、面发的相对论⑸洌玫搅怂刹⒚肼龀宓慕崧邸6月龀灏绯跸嗪偷缱光泵外腔面发射半导体激光器综合了面发射半导体激光器能输出T残光斑的优点和光泵固体激光器能输出高功率的优点,还可方便地进行腔内倍频和锁模运行,是一种新型实用的激光光源,在光时钟、光通信、激光显示、生化分析和激光医学等诸多领域有重要的应用。简述了光泵外腔面发射半导体激光器的历史及其研究发展现状,在与传统面发射激光器和光泵固体激光器比较之下,明确了光泵外腔面发射半导体激光器的优点。介绍了光泵外腔面发射半导体激光器相关的基本理论。对分布布拉格反射镜的反射率和反射带宽与膜系对数、入射角、膜层厚度的生长偏移的关系进行了数值模拟;对应变量子阱的能级结构、临界厚度和自发辐射谱及增益谱做了分析计算;对谐振微腔和反谐振微腔两种腔型中的电场分布及纵向限制因子做了理论介绍和数值分析:对光泵外腔面发射半导体激光器散热基本理论和具体措施作了简介;对光泵外腔面发射半导体激光器的输出特性进行了理论描述。结果做了分析讨论。根据相关基本理论进行计算、综合、优化,确定了增益片中的⒘孔于遄榉帧⒑穸群土孔于宓母鍪约坝αΣ钩ゲ悖谎≡窳思す馄鞯墓馇射谱和激光光谱随温度和泵浦功率变化的特性,以及激光器的输出特性;结合实验结果对激光器的运转及热熄灭问题进行了总结。介绍了激光超短脉冲的⑸洹S镁浞淅砺鄞碇芷诹考都す饴龀进入光场初相对辐射脉冲的影响做了理论分析和讨论,提出了获得单一阿秒脉冲的方法。关键词:光泵外腔面发射半导体激光器;应变多量子阱;分布布拉格反射镜;周期谐振增益结构:⑸
唧痂..,,.,猠琲—,··琻猻.—瓵琧瓵,—’.Ⅱ
:·.;;;籘
繇黼嗍珥赳瞧日期:丝独创性声明关于论文使用授权的说明￡其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:导师签名:
第滦髀课题研究背景及意义光电子技术是人类步入信息化和智能化时代强有力的支撑之一,而光电子技术的支撑之一则是半导体激光器。半导体激光器有诸多的优点,它体积小、重量轻、转换效率高、波长范围广、增益带宽宽、可直接调制、可集成、可靠性高,因而,自世纪年代初实现室温连续运转以来,半导体激光器已成为光纤通信、光盘存取、光谱分析和光信息处理等领域中不可替代的重要光源,并在光学测量、传感器、自动控制、医疗等方面广泛应用。但半导体激光器也存在不足:边发射型半导体激光器可提供较大发射功率ジ激光器输出已达瓦,不幸的是其输出光斑为椭圆形獍叩淖莺岜茸畈钍可达灾劣谠谝恍┯τ弥谢剐敫郊右惶赘丛拥墓馐蜗低常淮怪鼻幻娣射型半导体激光器,苁涑鲈残#欢β时幌拗圃诤镣考丁光泵固体激光器【能获得高输出功率。光泵浦与片式增益结构的结合被认为是获得高功率最有效的方式之一,因为光泵浦可利用激光二极管阵列产生高强度的均匀泵浦,而片式增益结构则具有准一维的热流分布,方便散热冷却,为高功率运行提供了必要保证。事实上,在年面发射半导体激光器室温连续运转成功后,⑸浒氲继寮光器,当时是用:す獗闷而非泵浦ぷ魑露,输出连续,狻】,文章报道的功率为闷窒率鋄矗。年瓺热就外腔对面发射激光器横模的选择特性问题进行了研究口】。热晔状纬晒Φ匕压獗闷止烫寮す馄鞯母拍詈图际跏段引入半导体激光器,、开创性的工作,首次获得基横模近衍射极限的优质圆形光斑及高功率输出【。哂邪氲继寮す馄鞯挠诺悖悍⑸洳ǔた筛菪枰W孕猩杓半导体激琇。狤
姆⒄,温度梯度沿光腔的轴向能最大限度地减小热透镜效应和退偏振效Α緎】,这些没有电接触,极大地简化了芯片的生长过程,既提高了芯片的可靠性,又消除了附致的光损耗庵植笤硬愕淖杂稍亓髯游照窍拗票叻⑸浼す馄鞴β实闹匾R蛩光材料的发射波长覆盖了从可见光到红