半導(dǎo)體碟片激光器（SDL）又稱作光泵浦垂直外腔面發(fā)射激光器,這種新型半導(dǎo)體激光器結(jié)合了光泵浦固體激光器和半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn),如光束質(zhì)量好、輸出功率高、波長豐富、泵浦帶寬、泵浦吸收效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、外延材料無需摻雜等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)勢使得SDL在激光顯示、激光通信、目標(biāo)探測、生物醫(yī)療與材料分析等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本論文主要圍繞半導(dǎo)體碟片激光器功率、光束質(zhì)量限制機(jī)理與控制方法這一關(guān)鍵科學(xué)問題,開展了高功率半導(dǎo)體碟片激光器高效熱管理、近衍射極限光束質(zhì)量實(shí)現(xiàn)和腔內(nèi)倍頻光束控制方法的研究,研究內(nèi)容和取得的創(chuàng)新性成果如下:（1）針對半導(dǎo)體碟片激光器的高效熱管理問題,提出采用Cu-Sn合金預(yù)金屬化金剛石鍵合碟片激光器的方法,解決傳統(tǒng)金屬固液鍵合過程中,鉑層擴(kuò)散凝結(jié)導(dǎo)致的較差的鍵合質(zhì)量和高的熱阻問題,通過對比測試預(yù)金屬化金剛石和非預(yù)金屬化金剛石鍵合碟片激光器的輸出功率和熱阻,證實(shí)該方法可有效提升鍵合質(zhì)量,降低熱阻,提高功率,通過結(jié)合該種鍵合方式和增大泵浦光斑尺寸的方法,實(shí)現(xiàn)了超過27 W的連續(xù)功率輸出和46.5%的光-光轉(zhuǎn)化效率。（2）針對如何實(shí)現(xiàn)高功率半導(dǎo)體碟片激光器近衍射極限激光輸出的問題,系統(tǒng)研究了... 

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 半導(dǎo)體碟片激光器研究的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.2.1 近紅外連續(xù)半導(dǎo)體碟片激光器
        1.2.2 中紅外連續(xù)半導(dǎo)體碟片激光器
        1.2.3 倍頻至可見光連續(xù)半導(dǎo)體碟片激光器
        1.2.4 鎖模脈沖半導(dǎo)體碟片激光器
    1.3 半導(dǎo)體碟片激光器應(yīng)用
    1.4 本論文主要研究內(nèi)容
第2章 光泵浦半導(dǎo)體碟片激光器的結(jié)構(gòu)與機(jī)理
    2.1 引言
    2.2 基本原理
        2.2.1 受激輻射放大
        2.2.2 自激振蕩
    2.3 半導(dǎo)體碟片激光器基本結(jié)構(gòu)
        2.3.1 反射鏡設(shè)計(jì)
        2.3.2 有源區(qū)設(shè)計(jì)
        2.3.3 窗口層設(shè)計(jì)(腐蝕截止層、蓋層)
        2.3.4 外腔
    2.4 性能評價參數(shù)
        2.4.1 輸出閾值
        2.4.2 輸出功率
    2.5 本章小結(jié)
第3章 半導(dǎo)體碟片激光器的制備
    3.1 引言
    3.2 外延片制備與處理
        3.2.1 外延片制備
        3.2.2 外延片解理
        3.2.3 外延片清洗
        3.2.4 外延片的金屬化和焊接(鍵合)
        3.2.5 去襯底
    3.3 本章小結(jié)
第4章 高功率半導(dǎo)體碟片激光器熱管理
    4.1 研究背景
    4.2 半導(dǎo)體碟片激光器熱管理
        4.2.1 廢熱產(chǎn)生來源與熱分析模型
        4.2.2 熱管理的模擬分析
        4.2.3 熱阻分析與測試機(jī)理
        4.2.4 預(yù)金屬化金剛石鍵合
    4.3 高功率半導(dǎo)體碟片激光器
        4.3.1 碟片結(jié)構(gòu)
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.3.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第5章 半導(dǎo)體碟片激光器光束質(zhì)量研究
    5.1 引言
    5.2 半導(dǎo)體激光器的光束質(zhì)量定義與測試標(biāo)準(zhǔn)
        5.2.1 半導(dǎo)體激光器遠(yuǎn)場發(fā)散角
        5.2.2 光束質(zhì)量的定義和測試標(biāo)準(zhǔn)
    5.3 光束質(zhì)量測試實(shí)驗(yàn)裝置
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
        5.4.1 不同輸出鏡透射率對碟片激光器輸出功率的影響
        5.4.2 不同泵浦光入射角度對碟片激光器輸出性能的影響
        5.4.3 不同溫度對碟片激光器輸出性能的影響
        5.4.4 不同曲率半徑輸出鏡和不同腔長對碟片激光器輸出功率的影響
        5.4.5 不同曲率半徑輸出鏡和不同腔長對碟片激光器光束質(zhì)量的影響
    5.5 泵浦光斑尺寸與基模模式面積對碟片激光器光束質(zhì)量的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 半導(dǎo)體碟片激光器腔內(nèi)倍頻與光束控制
    6.1 研究背景
    6.2 非線性光學(xué)原理
        6.2.1 非線性極化
        6.2.2 非線性光學(xué)極化率
        6.2.3 二次諧波產(chǎn)生
        6.2.4 相位匹配
        6.2.5 晶體選擇
    6.3 倍頻實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 倍頻實(shí)驗(yàn)裝置與功率性能測試研究
        6.3.2 倍頻光束質(zhì)量研究
        6.3.3 倍頻光束控制研究
    6.4 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 主要成果
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3696659