半導體碟片激光器（SDL）又稱作光泵浦垂直外腔面發(fā)射激光器,這種新型半導體激光器結(jié)合了光泵浦固體激光器和半導體激光器的優(yōu)點,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。這些優(yōu)勢使得SDL在激光顯示、激光通信、目標探測、生物醫(yī)療與材料分析等諸多領域應用廣泛。本論文主要圍繞半導體碟片激光器功率、光束質(zhì)量限制機理與控制方法這一關(guān)鍵科學問題,開展了高功率半導體碟片激光器高效熱管理、近衍射極限光束質(zhì)量實現(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）針對半導體碟片激光器的高效熱管理問題,提出采用Cu-Sn合金預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,鉑層擴散凝結(jié)導致的較差的鍵合質(zhì)量和高的熱阻問題,通過對比測試預金屬化金剛石和非預金屬化金剛石鍵合碟片激光器的輸出功率和熱阻,證實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）針對如何實現(xiàn)高功率半導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)半導體碟片激光器
        1.2.2 中紅外連續(xù)半導體碟片激光器
        1.2.3 倍頻至可見光連續(xù)半導體碟片激光器
        1.2.4 鎖模脈沖半導體碟片激光器
    1.3 半導體碟片激光器應用
    1.4 本論文主要研究內(nèi)容
第2章 光泵浦半導體碟片激光器的結(jié)構(gòu)與機理
    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 半導體碟片激光器基本結(jié)構(gòu)
        2.3.1 反射鏡設計
        2.3.2 有源區(qū)設計
        2.3.3 窗口層設計(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 高功率半導體碟片激光器熱管理
    4.1 研究背景
    4.2 半導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 熱阻分析與測試機理
        4.2.4 預金屬化金剛石鍵合
    4.3 高功率半導體碟片激光器
        4.3.1 碟片結(jié)構(gòu)
        4.3.2 實驗裝置
        4.3.3 結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第5章 半導體碟片激光器光束質(zhì)量研究
    5.1 引言
    5.2 半導體激光器的光束質(zhì)量定義與測試標準
        5.2.1 半導體激光器遠場發(fā)散角
        5.2.2 光束質(zhì)量的定義和測試標準
    5.3 光束質(zhì)量測試實驗裝置
    5.4 實驗結(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 非線性光學原理
        6.2.1 非線性極化
        6.2.2 非線性光學極化率
        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 倍頻實驗
        6.3.1 倍頻實驗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
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果



本文編號：3696659