【摘要】：目前,1060nm激光器應(yīng)用十分廣泛,如激光測距、激光醫(yī)療等,但多采用Nd:YAG等固體激光器,體積一般較大,重量通常在幾千克到幾十千克不等。近年來,短距離測距與瞄準(zhǔn)系統(tǒng)正向大功率、小型化發(fā)展,要求1060nm激光器具有高效率、小尺寸和窄發(fā)散角等特性。而半導(dǎo)體激光器體積小、轉(zhuǎn)換效率高、成本低,使得研究1060nm半導(dǎo)體激光器來取代固體激光器成為可能。因此,提出并制備高功率高效率的多有源區(qū)隧道級聯(lián)1060nm半導(dǎo)體激光器,并制備迷你巴條,以提高器件的最大輸出功率。本文的主要工作內(nèi)容如下:1、優(yōu)化隧道級聯(lián)半導(dǎo)體激光器外延結(jié)構(gòu)。模擬非對稱大光腔外延結(jié)構(gòu)的光場和折射率分布,外延結(jié)構(gòu)采用1.4μm非對稱大光腔結(jié)構(gòu),使有效光斑尺寸增大,遠(yuǎn)場發(fā)散角減小,提高COD閾值功率,抑制高階模,減小內(nèi)損耗。在隧道結(jié)內(nèi)引入雙量子阱,并制備優(yōu)化前后的隧道結(jié)器件,證明優(yōu)化后器件反偏電阻更低。2、對1060nm隧道級聯(lián)多有源區(qū)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行制備工藝設(shè)計(jì)。從提高器件功率,解決COD、電熱燒毀和電流和載流子側(cè)向擴(kuò)展入手,根據(jù)制定的工藝流程,分別對隔離雙溝、脊形臺、電極窗口、解理線以及腔面鍍膜工藝進(jìn)行設(shè)計(jì),為了保持器件小尺寸,提出制備迷你巴條來進(jìn)一步提高功率,并設(shè)計(jì)版圖。3、對1060nm隧道級聯(lián)多有源區(qū)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行工藝優(yōu)化。對清洗、光刻、腐蝕、ICP、濺射、合金退火、燒結(jié)封裝等工藝進(jìn)行優(yōu)化,采用優(yōu)化工藝進(jìn)行隔離雙溝、脊形臺、電極窗口和芯片電極的制備,發(fā)光單元條寬為200μm,側(cè)向周期為500μm,解理成腔長為1mm的厘米條后進(jìn)行腔面鍍膜,其中增透膜和高反膜的反射率分別為10.5%和98.5%,之后解理芯片,分別將芯片p面向下燒結(jié)在C-mount熱沉上,并封裝到TO3管座上。4、對1060nm隧道級聯(lián)多有源區(qū)半導(dǎo)體激光器和迷你巴條進(jìn)行測試。室溫下脈沖測試,脈寬20μs,頻率20Hz。雙有源區(qū)激光器在17.5A的電流下功率為16.71W。三有源區(qū)激光器在12A的電流下功率為19.26W。側(cè)向?qū)挾葹?.5mm迷你巴條器件在28A電流下功率達(dá)到47.76W。結(jié)果表明,采用橫向隧道級聯(lián)多有源區(qū)和側(cè)向迷你巴條結(jié)構(gòu)是提高半導(dǎo)體激光器輸出功率并減小體積的有效途徑。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN248.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2791745