文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
大功率980nm半导体激光器可靠性研究
姓名:裘利平
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:郭伟玲
20090501
摘要随着半导体激光器广泛应用于光纤通信、激光唱盘、信息存储、医疗、泵浦固体激光器等领域,其可靠性问题已成为当前的热点研究课题。如何延长半导体激光器的使用寿命,提高半导体激光器的可靠性,增大半导体激光器的输出功率一直是人们在半导体激光器研究中不懈的努力和追求的目标。本文的工作围绕实验室自制的有铝す馄鞯目煽啃哉箍!1韭畚牡难芯工作主要集中在以下几个方面:谱髁脊形波导大功率半导体激光器,详细介绍了制作工艺及各个工艺步骤的注意事项,介绍了半导体激光器的甀特性和伏安特性,并详细分析了温度对半导体激光器光电参数包括输出光功率、阈值电流、微分量子效率的影响。馐苑治隽俗灾朴新疓疉臀蘼/疘激光器室温下的光电特性,对其进行了~℃变温测试,给出了激光器各项性能参数与温度的对应曲线关系,并将两种器件的温度特性进行了对比分析。岷霞铀偈倜匝榈幕±砺郏妗跫拢晕蘼半导体激光器和有铝氲继寮す馄鹘辛思铀偈倜匝椋崛×肆街旨光器失效器件老化过程中的其中鍪奔涞愕墓獾绮问玫搅斯橐换氖出光功率、闽值电流、电压、串联电阻、斜率效率随老化时间的变化曲线,并治隽舜蠊β拾氲继寮す馄鞯闹饕JJ剑晕蘼半导体激光器和有铝氲继寮す馄骼匣骷辛耸Х治觯员确治隽肆街激光器失效器件前后结特征参量、正反甐特性的变化。用光学显微镜观测了失效器件出光端面,得出结论:有铝激光器主要表现为腔面В蘼良光器表现为有源区和焊料退化。关键词:大功率;无铝;半导体激光器;可靠性;失效分析;//和无铝/疘进行了对比分析。
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导师躲卸缟出日期签名:盘查矧孕日期:幽生茎垦一辱独创性声明关于论文使用授权的说明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何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。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袷卮斯娑签名:
第滦髀半导体激光器发展概述光电子技术是当代高新技术的重要组成部分,对发展国防经济、国防建设起到举足轻重的作用。随着光电子技术的迅速发展,半导体激光器作为一种重要的光电子器件,已广泛应用于光纤通信、光传感、信息存储、医疗、激光打印、光计算及泵浦固体激光器领域。半导体激光器又称激光二极管或注入型激光器,是光电子学种最重要的器件之一,具有如下优良的特性:哂薪细叩牡ド筛咚僦苯拥髦骷叽缧肫渌⒉ㄆ骷凸獾缱悠骷嫒半导体激光器工作的基本原理是基于电磁辐射与半导体诓康脑亓子南嗷プ饔谩S牍庾雍驮又械牡缱酉嗷プ饔美嗨疲氲继逯械牡缱佑光子间的相互作用亦有三个基本过程——受激吸收、自发发射和受激发射。但是,在半导体中这三类电子跃迁过程不是发生在分立能级之间,而是发生半导体激光器是一种相干辐射光源,与其它激光器一样,要使其产生相干辐射,必须具备三个基本条件。即:建立起激射媒质性辞内载流子的反转分布。即处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数多很多。这靠给同质结或异质结加正向偏压,向有源层内注入必要的载流子来实现。将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。要实际获得相干受激辐射,必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈以形成激光振荡。激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的,通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜,而出光面镀上减反膜。对甈腔ú祭铮曷耷半导体激光器可以很方便地利用晶体的与畁结平面相垂直的自然解理面【成甈腔。矢煽啃院哂锌矸段Рǔぱ≡裥在表征电子能量状态的能带之间。
必要条件【一对应于非平衡电子、空穴浓度的准费米能级差必须大于受激发年美国的克罗默膐】和前苏联科学院的阿尔弗洛夫甪为了形成稳定振荡,激光媒质必须能提供足够大的增益,以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔面的激光输出等引起的损耗,不断增加腔内的光场。这就必须要有足够强的电流注入,即有足够的粒子数反转,粒子数反转程度越高,得到的增益就越大,即要求必须满足一定的电流阈值条件。当激光器达到阈值时,具有特定波长的光就能在腔内谐振并被放大,最