大功率无铝808nm半导体激光器的研究

摘要

大功率半导体激光器广泛用于泵浦固体激光器、信息存储、医疗及军事领域.波长808 nm的大功率半导体激光器是Nd:YAG固体激光器的理想泵浦源.以前该波段主要用A1GaAs/GaAs材料.但Al极易被氧化,严重影响激光器的性能.无铝材料InGaAsP/GaAs克服了这些不足.其主要的优点是具有更高的灾变性光学损伤阈值.因此无铝InGaAsP/GaAs激光器的性能更优越.该文对无铝InGaAsP/GaAs激光器进行了以下的研究:1.分析了无铝808nm半导体激光器现有最优结构-Wade等人于1998年研制的,指出所用InGaAsP/GaAs材料比A1GaAs/GaAs主要优越在不易氧化、抗COD能力强等方面;找到了提高抗COD能力的简单而有效的方法一增大出光面面积,为设计更优结构,进一步提高功率指明了方向.2.研究了无铝808nm半导体激光器的材料参数.给出In<,1-x>Ga<,x>As<,y>P<,1-y>的材料参数,并对主要参数进行深入研究.计算出了In<,1-x>Ga<,x>As<,y>P<,1-y>/GaAs组份x和y间的约束关系,这是目前所知首次给出此关系式.此约束关系的作用(1)简化了晶格常数、禁带宽度与组份的关系,画出了对应的立体图,使我们不再局限于以往平面图中给出的带隙、晶格常数和组分间的关系.(2)在给出了折射率和组份的关系后,如果应用此约束关系,极有可能找到折射率和带隙的直接关系式,这是用简单方法找到重要关系式的有效方法.(3)还可运用得到约束关系可以化简其它参数.(4)给材料设计者带来方便,简化后的参数和组分间关系简单明了.3.研究了无铝808nm半导体激光器的结构.在分析现有结构基础上,改进目前了现有结构(加宽量子阱,增加阱数),提出了新结构.详细研究了提出的以下两种结构:(a)宽波导指数展宽条形激光器,做到了兼顾了大功率输出和稳定模式,这是以往激光器无法实现的;(b)隧道级联多有源区激光器,这是沈光地教授提出的新型激光器结构,实现了量子效率大于1,这是其他激光器不能实现的.该文给出了针对波长808nm的隧道结和激光器材料、组份和结构.4.研究了控制隧道级联多有源区半导体激光器的横向电流扩展的方案.首次给出了反型层和绝缘层的位置、厚度对横向电流扩展的影响,并给出了模拟结果.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

§1.1半导体激光器的广泛应用

§1.2半导体激光器的分类

§1.3半导体激光器的主要发展脉络

§1.4大功率半导体激光器

1.4.1广泛应用

1.4.2主要问题

1.4.3提高功率的措施

§1.5大功率808nm半导体激光器

1.5.1应用

1.5.2分类和现状

1.5.3存在问题和解决办法

§1.6本论文的主要工作

参考文献

第二章半导体激光器的生长技术(MOCVD)简介

§2.1MOCVD发展过程

§2.2MOCVD基本原理

§2.3 MOCVD系统组成

§2.4本章小结

参考文献

第三章大功率808nm半导体激光器

§3.1引言

§3.2大功率激光器的应用

§3.3分类和现状：

§3.4存在问题和解决办法：

3.4.1腔面灾变性损坏(COD)问题与解决办法

3.4.2电热烧毁问题与解决办法

§3.5本章小结

参考文献：

第四章无铝808nm激光器材料参数研究

§4.1引言

§4.2无铝808nm激光器概述

4.2.1有铝808nm激光器

4.2.2无铝808nm激光器

§4.3无铝InGaAsP/GaAs材料参数研究

4.3.1综述

4.3.2材料的基本特性分析

4.3.3 InI-xGaxAsyPl-y/GaAs组份x与y的约束关系及其应用

4.3.4.折射率的研究

§4.4本章小结

参考文献：

第五章 无铝激光器的新结构

§5.1.引言

§5.2.现有性能最有结构分析

5.2.1最优结构

5.2.2存在问题：

5.2.3理论分析：

5.2.4.解决方案：

§5.3.改进结构和创新结构的研究：

5.3.1.改进结构

5.3.2.创新结构

§5.4.本章小结

参考文献：

第六章隧道级联半导体激光器电流横向扩展的控制

§6.1引言

§6.2隧道结的仿真

6.2.1隧道结概述

6.2.2隧道结仿真

§6.3隧道级联半导体激光器电流横向扩展的控制

6.3.1仿真模型

6.3.2隧道级联半导体激光器

§6.4本章小结

参考文献：

结论

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢