超輻射發(fā)光二極管（SLD）是一種讓自發(fā)輻射的光子在給定腔體中傳播時(shí)受增益增大（以內(nèi)部單程增益為特征）的光發(fā)射器件,其光學(xué)性質(zhì)介于激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）之間,具有光譜寬、相干性弱、功率大、效率高等優(yōu)點(diǎn),因此,將1053nm波段SLD應(yīng)用于慣性約束聚變（ICF）等高能激光系統(tǒng)時(shí),可望獲得體積小、受激布里淵散射（SBS）閾值高、光譜輸出穩(wěn)定、調(diào)制方便的種子光源。同時(shí),此波段不易被水吸收與色散,在光學(xué)相干層析技術(shù)（OCT）、光學(xué)傳感與測量等低相干測試領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。1053 nm波段SLD一般采用InGa As/Ga As量子阱作為有源層。由于In組分高,導(dǎo)致InGaAs/Ga As晶格失配大,InGaAs阱層極易由2D層狀生長轉(zhuǎn)變?yōu)?D島狀生長,嚴(yán)重影響SLD的性能;同時(shí),SLD以自發(fā)輻射發(fā)光為主,載流子壽命偏長,自發(fā)輻射響應(yīng)速度較慢,導(dǎo)致調(diào)制帶寬較低,不能滿足高速器件的需要;此外,為使后續(xù)光信號(hào)受到的影響小,希望SLD輸出光譜穩(wěn)定,而SLD輸出的光譜呈高斯分布,峰值輸出波長易受溫度、電流等外部因素影響,因此,還需要研究影響SLD光譜穩(wěn)定性的因素。為此,本文以制備基于... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 對(duì) 1053 nm發(fā)光器件的需求
    1.2 超輻射發(fā)光二極管簡介
    1.3 超輻射發(fā)光二極管的研究進(jìn)展
    1.4 論文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容
2 超輻射發(fā)光二極管的相關(guān)原理
    2.1 量子阱的主要特性分析
        2.1.1 量子阱的能量量子化
        2.1.2 量子阱的態(tài)密度
        2.1.3 應(yīng)變量子阱理論
    2.2 半導(dǎo)體中的載流子與光增益
        2.2.1 半導(dǎo)體中載流子的收集與復(fù)合
        2.2.2 載流子與光場的限制
        2.2.3 受激輻射與自發(fā)輻射
        2.2.4 超輻射發(fā)光二極管的光增益
    2.3 量子效率與內(nèi)損耗
    2.4 超輻射發(fā)光二極管的主要光電參數(shù)
        2.4.1 峰值波長與光譜半寬
        2.4.2 光譜調(diào)制度
        2.4.3 超輻射發(fā)光二極管的調(diào)制特性
    2.5 本章小結(jié)
3 1053 nm超輻射發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.1 1053 nm超輻射發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.1 量子阱材料的選擇
        3.1.2 量子阱結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.1.3 波導(dǎo)層與限制層設(shè)計(jì)
        3.1.4 整體外延結(jié)構(gòu)
    3.2 1053 nm超輻射發(fā)光二極管脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 脊寬與脊高的設(shè)計(jì)
        3.2.2 有源區(qū)長度的設(shè)計(jì)
        3.2.3 抑制光反饋的設(shè)計(jì)
    3.3 1053 nm超超輻射發(fā)光二極管高速設(shè)計(jì)
        3.3.1 影響調(diào)制頻率的因素
        3.3.2 提高調(diào)制頻率的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.4 可靠性設(shè)計(jì)
        3.4.1 可靠性預(yù)計(jì)
        3.4.2 可靠性設(shè)計(jì)
    3.5 本章小結(jié)
4 大應(yīng)變InGa As/GaAs量子阱的MOCVD外延生長
    4.1 MOCVD外延生長概述
        4.1.1 MOCVD設(shè)備簡介
        4.1.2 MOCVD外延生長原理與技術(shù)特點(diǎn)
        4.1.3 MOCVD外延生長技術(shù)難點(diǎn)
    4.2 外延材料的參數(shù)測試表征
        4.2.1 X射線雙晶衍射技術(shù)
        4.2.2 光熒光(PL)技術(shù)
        4.2.3 電化學(xué)腐蝕(ECV)
        4.2.4 原子力顯微技術(shù)(AFM)
    4.3 大應(yīng)變InGaAs/GaAs量子阱生長
        4.3.1 生長溫度
        4.3.2 生長速度
        4.3.3 中斷時(shí)間
        4.3.4 應(yīng)變緩沖層
    4.4 本章小結(jié)
5 1053 nm高速超輻射發(fā)光二極管制作與性能
    5.1 工藝制作流程
        5.1.1 光刻與刻蝕
        5.1.2 介質(zhì)膜沉積
        5.1.3 電極制作
        5.1.4 腔面鍍膜
        5.1.5 耦合封裝
    5.2 InGaAs/GaAs量子阱寬條FP激光器
        5.2.1 寬條激光器制作
        5.2.2 內(nèi)損耗與外量子效率
    5.3 1053 nm超超輻射發(fā)光二極管器件的測試結(jié)果與分析
        5.3.1 調(diào)制帶寬
        5.3.2 輸出功率和光譜
        5.3.3 光譜的穩(wěn)定性
        5.3.4 熱阻計(jì)算
        5.3.5 可靠性
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 后續(xù)工作與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B 作者在攻讀學(xué)位期間的獲獎(jiǎng)與專利
    C 作者在攻讀學(xué)位期間主要參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]Simulation of polarization-insensitive multiple-quantum-well superluminescent diodes[J]. 趙涵,黃翊東,張巍,彭江得.  Chinese Optics Letters. 2006(03)

博士論文
[1]852nm半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與外延生長[D]. 徐華偉.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2012

碩士論文
[1]InGaAs/GaAs應(yīng)變量子阱半導(dǎo)體激光器的研究[D]. 楊立保.長春理工大學(xué) 2004
[2]1.05μm高速寬帶激光器研究[D]. 毛慶豐.電子科技大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3224918