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国内大功率半导体激光器研究及应用分析

2013-01-09 00:31
林契于宸
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  1.2 腔面光学膜

  腔面镀膜是大功率半导体激光器制备工艺中最重要的环节之一,它需要分别在两腔面镀上增透膜(AR)和高反膜(HR)。无论是单管还是列阵,808 nm、980 nm或其他波长,AR,HR对器件光电特性起着重要的作用:(1)光学膜的质量直接影响器件效率的高低;(2)改变AR膜的反射率值,可一定程度地调节最终的激射峰值波长;(3)腔面光学膜也是器件的保护膜。

阙值电流密度对数与腔长倒数关系

  长期以来,人们主要依靠蒸镀法来镀制用于精密光学的介质薄膜。为加快基片的预清洁和薄膜生长过程中的改性,现在的镀膜系统一般都采用电阻式热蒸发源和电子束蒸发源(视所需能量高低),结合高沉积率,现代控制与自动化技术(尤其是石英晶体沉积速率控制器和实时光学监控),蒸发系统为多种光学薄膜的镀制提供了切实可行的解决方案。由于磁控溅射法生产成本高,应用范围窄而不能用于半导体基片的光学介质膜镀制;同样二次离子束溅射法的应用也仅限于那些要求沉积率越低越好的工艺,如:环行激光陀螺仪、WDM 滤光片等。目前,国内各研究单位主要采用离子辅助电子束蒸发方法制备光学介质膜,也有少数采用射频磁控溅射法等。

输出光功率、电压、电光转换效率特征曲线

  采用离子辅助沉积多层膜电子束镀膜方法。采用不锈钢制造此镀膜机的真空室,真空性能好,抽速快,基片装卸方便,另外箱式的真空室结构提供了长距离的镀膜路程,从而保证了多层膜系的均匀性。鉴于半导体基片膜系质量的严格要求,准备配备石英晶体微量天平膜厚监控仪、离子束辅助沉积设备等;考虑到多种镀膜材料的交替镀制,选择多坩埚系统;为了尽量减小真空室环境对半导体基片的污染,采用机械泵+分子泵。

  目前, 本中心可以镀制高质量的光学膜有a-Si、Si02、Al203、TiO2、HfO2、MgF2、CaF2 、CrO2、ZnS等,可以镀制的膜系有高反膜、增透膜、双色膜、增反膜等,覆盖的波长范围为500-1100nm。

  1.3 器件封装

  由于大功率半导体激光二极管的高功率密度输出、不太高(相对于100%而言)的电光转换效率,使其工作时的散热问题备受关注,这就对器件封装工艺提出更高要求。由于焊料与激光器管芯直接接触,焊料的质量直接影响到激光器的热传导和寿命。在半导体激光器及叠阵的研制过程中,焊料的选择在阵列及叠阵的封装过程中至关重要。

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