平板耦合光波导半导体激光器结构设计

摘要

大功率单模输出半导体激光器可以应用到各个领域，如自由空间光通信，泵浦光纤放大器和激光雷达；而平板耦合光波导结构的器件已经逐渐成为大功率半导体激光器的理想设计。本文主要对808nm AlGaAs/GaAs平板耦合光波导激光器进行了结构设计和模拟分析。平板耦合光波导激光器是平板耦合波导理论和量子阱技术相结合的产物，由于该器件采用的是相对较宽的波导的结构，这样可以保证器件单模大功率输出，且输出光束的发散角较小，呈现接近圆形的光斑。本文简单阐述了平板耦合光波导激光器的工作原理，介绍了已有报道的平板耦合光波导器件的类型以及它们的输出特性。在此基础上设计了一只输出波长为808nm的平板耦合光波导激光器，分别从器件的材料选取，波导结构和量子阱结构出发，对器件的各个结构进行优化设计，探索了平板耦合光波导器件结构及性能。
　　本文通过Crosslight软件中的Lastip模块对所设计的器件进行模拟及分析。本文所设计的器件在保证单模输出的情况下展现了几种良好的输出特性，在注入电流为1130mA的情况下，输出功率可达到1W，且输出光束的半高宽为12.5°×8.6°，实现了近圆形输出光斑。通过模拟分析及对比，可以看出本文所设计的器件结构是比较合理的，可以进一步推广应用。

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第一章 绪 论

1.1半导体激光器的发展

1.2 平板耦合光波导激光器的发展

1.3 论文的研究目的及结构安排

第二章 半导体激光器的工作原理及平板耦合光波导激光器

2.1 粒子数的反转分布

2.2 增益的阈值条件

2.3 增益系数与电流密度

2.4 增益饱和

2.5平板耦合光波导激光器

2.6 本章小结

第三章 808nm平板耦合光波导半导体激光器的设计及优化

3.1 808nm激光器的材料选取

3.2 808nm激光器量子阱的设计及优化

3.3 平板耦合光波导理论及波导的建立

3.4 本章小结

第四章 激光器的材料生长及模拟分析

4.1 808nm平板耦合光波导激光外延材料生长

4.2 Crosslight软件介绍

4.3 激光器结构的模拟

4.4 本章小节

结论

致谢

参考文献