新型激光器即将取代传统半导体激光器？

2013-05-21 09:44

　　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。

　　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。

　　目前，国内用于半导体激光器组装的焊料一般分为两种：软焊料和硬焊料。这两种焊料各自具有其优缺点。金属铟是常用的软焊料，它具有良好的延展性，因此广泛应用于单管激光器的封装，然而，对于半导体激光器阵列，纯铟焊料焊接时并不理想。半导体激光器阵列组装时，由于阵列面积比单管面积大，所以需要烧结的时间长，在烧结过程中铟易氧化，从而在表面形成氧化膜，这层氧化膜的熔点很高，一般的烧结温度不会使焊料熔化，管芯就会焊接不上，如提高烧结温度，使氧化膜熔化，激光器管芯就会受到损坏，而且高温烧结时，会出现铟须。铟须会蔓延在激光器谐振腔的表面，如果铟须使上下电极导通，激光器就会短路，或铟须阻挡激光器腔面出光，大量热量集中于激光器腔面，使腔面烧毁，从而导致激光器损坏。因此，利用铟作为焊料需要选择适当的助焊剂及很好的实际封装操作技巧。