高激光损伤阈值半导体激光腔面膜热特性研究

摘要

本文围绕半导体激光器所使用的腔面膜进行了热特性分析与制备。针对高损伤阈值半导体激光器的腔面膜的要求，主要研究了以下几方面内容:
　　1、以808nm半导体激光器为例，结合热传导机制和热学理论建立半导体激光器腔面热量分布模型，通过分析腔面与薄膜界面处热交换过程，以及半导体激光器内部的生热机制，得到高温时大功率激光器腔面热源分布模型。
　　2、从半导体激光器的腔面损伤机理出发，分析半导体激光器光学灾变损伤(COD)机理和腔面膜损伤机理，确立COD的发生过程和对器件特性的影响。结合载流子密度扩散方程以及光子密度分布模型，探讨COD发生位置，同时分析了腔面膜热效应损伤和场效应损伤，探讨如何避免腔面COD的发生。
　　3、探讨高激光损伤阈值腔面处理技术，包括真空解理、腔面钝化处理、高损伤阈值腔面膜，以抑制腔面的氧化，降低腔面表面态密度，减少非辐射复合，提高器件的COD阈值。从薄膜的损伤机制出发，考虑腔面膜热效应损伤和场效应损伤，分别优化设计以ZnSe和金刚石材料为腔面钝化材料两种腔面膜系。
　　4、依据大功率半导体激光器生热机制和热源分布，利用ANSYS有限元软件对：
　　(1)不镀钝化膜器件;
　　(2)镀有ZnSe钝化膜;
　　(3)镀有金刚石钝化膜器件的稳态温度特性进行模拟，得到稳态时各激光器的温度分布。
　　5、利用电子束镀膜机和微波等离子体化学气相沉积方法制备：
　　(1)镀有ZnSe钝化膜。
　　(2)镀有金刚石钝化膜808nm大功率半导体激光器腔面膜，器件特性测试结果表明镀有ZnSe钝化膜的器件输出光功率达到3.1W，腔面损伤阈值达到3.1MW/cm2，镀有金刚石钝化膜的器件输出光功率达到3.7W，腔面损伤阈值达到3.7MW/cm2。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 半导体激光器热特性分析

1．3 论文主要研究内容

第二章 半导体激光器热特性分析理论

2．1 ANSYS有限元分析

2．2 半导体激光器腔面热特性理论

第三章 半导体激光器腔面损伤机理分析

3．1 半导体激光器光学灾变损伤机理

3．2 腔面膜损伤机理

第四章 高激光损伤阈值腔面处理技术

4．1 真空解理

4．2 腔面钝化处理

4．3 非注入电流腔面

4．4 非吸收透明窗口

4．5 腔面镀膜

第五章 半导体激光器腔面热特性分析

5．1 半导体激光器腔面热特性模拟

5．2 腔面膜制备及分析

第六章 结论

致谢

参考文献

附录