本文關(guān)鍵詞：InGaAs量子阱半導(dǎo)體薄片激光器芯片處理及光譜特性

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【摘要】：半導(dǎo)體薄片激光器綜合了面發(fā)射半導(dǎo)體激光器、邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器和二極管泵浦固體激光器的優(yōu)點(diǎn),獲得高質(zhì)量近衍射極限的基模圓形光束的同時(shí),也可獲得高的輸出功率。通過半導(dǎo)體能帶工程,半導(dǎo)體薄片激光器發(fā)射波長從可見光延伸到近紅外,較高的腔內(nèi)循環(huán)振蕩功率支持腔內(nèi)倍頻以及鎖模運(yùn)轉(zhuǎn),使其在激光顯示、生物醫(yī)學(xué)、光通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。論文闡述了半導(dǎo)體薄片激光器的發(fā)展背景以及研究意義,總結(jié)了半導(dǎo)體薄片激光器所具有的優(yōu)點(diǎn),并介紹了鎖模半導(dǎo)體薄片激光器和倍頻半導(dǎo)體薄片激光器的研究現(xiàn)狀。在InGaAs量子阱半導(dǎo)體薄片激光器的基礎(chǔ)知識部分,簡單介紹了半導(dǎo)體薄片激光器增益介質(zhì)具有的兩種不同的基本結(jié)構(gòu)以及各自后期的芯片處理。根據(jù)已設(shè)計(jì)的980nm半導(dǎo)體薄片激光器增益芯片的外延結(jié)構(gòu),從半導(dǎo)體材料的能帶出發(fā),分析了不同材料構(gòu)成的量子阱結(jié)構(gòu)在生長過程中由于晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)變,討論了應(yīng)變對量子阱能帶和量子阱臨界厚度的影響,對980nm半導(dǎo)體薄片激光器增益芯片的量子阱結(jié)構(gòu)做了相關(guān)理論計(jì)算。利用多光束干涉理論和光學(xué)傳播矩陣,建立了數(shù)學(xué)方程分析分布布拉格反射鏡的反射率及反射帶寬,數(shù)值模擬確定了構(gòu)成反射鏡材料的厚度。介紹了半導(dǎo)體薄片激光器相關(guān)熱管理的基本理論,基于設(shè)計(jì)的反向生長結(jié)構(gòu)的增益芯片,確定了芯片的后期處理流程。通過對液體毛細(xì)鍵合的理論分析,明確了對增益芯片以及散熱片SiC的清洗步驟,成功將增益芯片與SiC鍵合,并且設(shè)計(jì)了加壓裝置,以加強(qiáng)鍵合強(qiáng)度。論文研究了增益芯片表面金屬化以及銦焊封裝工藝,利用化學(xué)腐蝕的方法,將增益芯片的基質(zhì)層成功剝離。探討芯片處理過程中出現(xiàn)的問題,并給出了解決方法。實(shí)驗(yàn)研究了增益芯片的自發(fā)輻射譜以及反射譜,測量了不同熱沉溫度下邊自發(fā)輻射譜特性以及面自發(fā)輻射譜特性。通過分析自發(fā)輻射譜特性,可優(yōu)化增益芯片的結(jié)構(gòu),對高功率高光束質(zhì)量半導(dǎo)體薄片激光器的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面的支撐。
【關(guān)鍵詞】：半導(dǎo)體薄片激光器 液體毛細(xì)鍵合 基質(zhì)刻蝕 自發(fā)輻射譜
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.4
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究意義10-13
• 1.2 半導(dǎo)體薄片激光器的發(fā)展現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 鎖模半導(dǎo)體薄片激光器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 倍頻半導(dǎo)體薄片激光器研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文的主要工作18-19
• 2 SDLS理論基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 SDLS工作原理與基本結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.1 SDLs工作原理19-20
• 2.1.2 SDLs基本結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 應(yīng)變量子阱21-26
• 2.2.1 應(yīng)變量子阱材料體系21-23
• 2.2.2 應(yīng)變對量子阱能帶的影響23-25
• 2.2.3 應(yīng)變量子阱臨界厚度25-26
• 2.2.4 量子阱設(shè)計(jì)厚度26
• 2.3 DBR反射鏡26-27
• 2.4 VECSEL結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 2.4.1 緩沖層設(shè)計(jì)27
• 2.4.2 增益芯片結(jié)構(gòu)27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 芯片處理29-42
• 3.1 熱管理的基本理論29
• 3.2 液體毛細(xì)鍵合29-33
• 3.2.1 液體毛細(xì)鍵合理論分析29-31
• 3.2.2 液體毛細(xì)鍵合實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.3 金屬化處理33-38
• 3.3.1 芯片表面金屬化33-35
• 3.3.2 增益芯片焊接原理35-36
• 3.3.3 焊接實(shí)驗(yàn)36-38
• 3.4 基質(zhì)刻蝕38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 光譜特性42-48
• 4.1 量子阱自發(fā)輻射譜42-43
• 4.2 光譜測量實(shí)驗(yàn)43
• 4.3 邊發(fā)射譜特性43-45
• 4.4 面發(fā)射譜特性45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 總結(jié)48-49
• 參考文獻(xiàn)49-56
• 附錄A：作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研情況56-57
• 致謝57

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