850nm高亮度半导体激光器腔面膜的设计与制备

摘要

850nm高亮度半导体激光器是以AlGaAs晶体的(110)自然解理面作为谐振腔。本论文采取在芯片的前端面镀增透膜、后端面镀制高反射膜的方法，以获得高的阈值增益、降低阈值电流、提高量子效率和激光器的输出功率。采用吸收小，散射少的薄膜材料设计介质膜堆，使得后腔面反射率为97﹪，前腔面反射率约为3.2﹪。此时，器件的外微分量子效率从镀膜前的49.8﹪提高到镀膜后的89.76﹪，功率效率从25.6﹪提高到40.2﹪。最高输出功率达到3.6W，与未镀膜的器件相比提高了2.5～3.1倍。与此同时，镀制的膜层保护了器件端面，防止氧化和水蒸气的侵蚀。 为了改善高亮度半导体激光器的散热问题和有效提高激光器芯片的光学灾变损伤阈值(COD)，本论文中的半导体激光器芯片采取大光腔结构设计，并采取了无电流注入和透明窗口结构。 该实验采用的设备是Denton Integrity-36全自动真空镀膜机，利用电子束蒸发离子辅助进行沉积镀膜，采用UV-3100PC分光光度计测试光谱特性曲线，给出了实验曲线和工艺参数，以及综合评价结果。

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第一章绪论

§1.1引言

§1.2高亮度半导体激光器面临的主要问题

§1.3论文研究目的和内容

第二章半导体激光器的物理基础及基本结构

§2.1光的自发发射、受激发射与受激吸收

§2.2激光器的发光原理

2.2.1粒子数反转及其能级系统

2.2.2激光器运转的物理过程

§2.3激光器的基本结构

2.3.1光学谐振腔的作用

2.3.2光学谐振腔中的腔面膜

第三章腔面膜反射率数值优化

§3.1灾变性光学损伤以及几种克服方法

3.1.1灾变性光学损伤

3.1.2克服光学灾变的方法

§3.2大光腔外延结构

§3.3腔面膜反射率数值设计

3.3.1理论分析

3.3.2腔面反射率的优化

第四章光学薄膜理论基础

§4.1单层膜的反射率

§4.2多层膜的反射率

第五章膜系设计

§5.1膜料的选取

§5.2膜系设计

5.2.1增透膜的设计

5.2.2高反射膜的设计

第六章工艺制备

§6.1设备介绍

§6.2制备工艺

6.2.1主要工艺因素分析

6.2.2实验步骤

6.2.3注意事项

§6.3测试结果及分析

6.3.1测试结果

6.3.2结果分析

结 论

致 谢

参考文献