一、基于无铝单量子阱的大功率半导体激光器（论文文献综述）
赵荣进[1]（2021）在《976nm激光器结构优化与验证》文中研究说明976nm波段大功率半导体激光器提供的泵浦光能量与掺镱光纤激光器吸收峰匹配,在光纤激光器泵浦领域得到广泛应用,关于激光芯片的工程化研究成为近年激光器的研究热点之一。本文以976nm量子阱激光器为研究对象,从结构分析、仿真模拟、实验测试、等效电路建模四个方面开展研究,主要的工作内容和研究成果包括:第一,理论分析了有源区组分和厚度、波导层结构以及腔长、非注入窗口等参数对激光器特性的影响规律,为提升输出功率,引入非对称波导层结构,确定了 976nm非对称解耦限制异质结（Asymmetric Decoupled Confinement Heterostructure,ADCH）半导体激光器的材料结构。从载流子的注入对腔面有源区产生热损伤机理的角度出发,分析了电流非注入窗口对有源区腔面的温度、光场和载流子分布等因素的影响,结果表明:前腔面有源区的温度会随着电流非注入区宽度的提高而明显降低,但当增加到60μm之后,温度的变化趋于平缓。对于60μm宽的非注入窗口,前腔面处光强从1.977×108W/cm2变为1.586×108W/cm2,降低了 19.8%,载流子浓度从 8.12×1017cm-3 变为 6.89×1017cm-3,降低了12.16%。通过电流非注入窗口的引入可以有效减少腔面处的光吸收和载流子浓度,为优化非注入窗口结构提高COD阈值功率提供了设计参考。第二,针对本文所设计的976nm ADCH半导体激光器,实测了工艺流片后的器件特性,在20℃时,器件的阈值电流为0.967A,输出功率为20.93W,斜率效率为1.22W/A,激光器的峰值波长为977.48nm;在7℃时,器件的阈值电流增加到1.32A,斜率效率下降到0.853W/A,输出功率降低到13.04W。计算得出,20～70℃时器件的特征温度为160K,光谱红移为0.4nm/℃。并测试了不同腔长的光电特性,计算得出内量子效率为96.15%,内损耗为0.129cm-1。最后,根据所设计的器件结构和特性测试结果,提取相应参数,以速率方程为基础,建立976nm大功率量子阱激光器的等效电路模型,并进行直流特性仿真。所建立的电路模型能较好吻合实际器件的LIV特性和温度特性,可为大功率半导体激光驱动电源设计提供实用的激光电路模型。
胡雪莹,董海亮,贾志刚,张爱琴,梁建,许并社[2]（2021）在《GaAs基980nm高功率半导体激光器的研究进展》文中指出GaAs基980 nm半导体激光器在材料加工、通信和医疗等领域有着重要应用。应变量子阱结构的出现提高了GaAs基半导体激光器的转换效率、输出功率和可靠性。本文综述了高功率GaAs基量子阱激光器历史发展,介绍了高功率半导体激光器的外延结构、芯片结构和封装结构设计,重点阐述了影响高功率GaAs基量子阱激光器光电性能、散热和实际应用的问题。针对以上问题讨论了相应解决方案及研究成果,并指出了各个方案的不足之处和改进方向。最后,总结了高功率半导体激光器的发展现状,对高功率半导体激光器发展方向进行了展望。
宁永强,陈泳屹,张俊,宋悦,雷宇鑫,邱橙,梁磊,贾鹏,秦莉,王立军[3]（2021）在《大功率半导体激光器发展及相关技术概述》文中提出激光被称为"最快的刀"、"最准的尺"、"最亮的光",与原子能、计算机、半导体并称为20世纪新四大发明。大功率半导体激光器在工业加工、医疗美容、光纤通信、无人驾驶、智能机器人等方面有着广泛的应用。如何实现大功率半导体激光光源,一直以来都是国际的研究前沿和学科热点。为此,简述了大功率半导体激光器的发展历史,综述了大功率半导体激光器的共用技术,包括大功率芯片技术和大功率合束技术,并对大功率半导体激光的发展方向进行了展望。
杨锦[4]（2020）在《InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器低温下光学特性研究》文中指出量子计算机凭借量子不确定性使计算机的信息处理速度得到极大的提升,可以快速有效的分解信息和处理信息,而量子计算机需要在低温下工作,需要实现低温和室温的数据传输并且能够解决器件工作时带来的热效应的影响。为了解决这一问题可以利用体积小、功耗低的半导体激光器。因此研制出能够在低温下稳定工作、低功耗和具有很高调制速度的半导体激光器对实现室温和低温数据高速传输十分重要,可以成为量子计算机发展的突破口,也是半导体激光器发展的一个重要方向。本论文针对In GaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器在变温条件下,对激光器的一些性能进行研究,包括了在15 K到300 K的实验条件下,对激光器的输出特性、光谱调谐特性以及在不同温度下激光器的折射率和群折射率的计算,论文主要内容如下:1首先论文对半导体激光器的原理和应用进行了介绍,同时也对实验中所用的各种实验器件进行了叙述。2介绍了In GaAs/GaAs/In GaP 980 nm量子阱激光器材料的生长,包括分子束外延（MBE）技术,同时对In GaAs/GaAs/InGaP 980 nm量子阱激光器材料的结构和器件制造的工艺流程进行了介绍。3研究了激光器的发散角和在变温条件下量子阱激光器的输出性能,包括了它的调制特性、电流电压特性、阈值特性和功率特性。激光器的横向发散角约18度,竖直发散角约36度;同时对激光器的光谱特性进行了详细的测试,研究了温度、激光器的腔长以及施加的电流对激光器的光谱产生的调谐结果。其中腔长对光谱起到了轻微的调节,在15 K时,腔长1.0 mm和0.5 mm波长相差了1 nm;0.5 mm腔长的量子阱激光器,温度从15 K到300 K,激光器的波长红移范围约为71 nm左右;在1.0 mm腔长的量子阱激光器中,发现了它在电流范围47 m A到80 m A都可以稳定调谐。同时还发现了1.0 mm腔长的量子阱激光器在一些情况下会出现单模现象,边模抑制比为24.7 dB,可以其它电流范围内同样保持单模。4对色散、群折射率和折射率的关系进行了研究,首先测出温度变化观察纵模间距的变化:从15 K时0.19 nm到300 K时0.24 nm,计算出群折射率,利用折射率和群折射率相互转换的关系计算出了在低温15 K下量子阱激光器材料波导折射率约为3.0;同时还利用驻波公式,通过对激光器谐振腔内的纵模级数进行标定,观察其随温度的移动,同样计算出激光器材料波导折射率约为2.84,由于该方法影响因素很多,误差在5%是可以接受的,通过两种方法可以更加精确所求折射率范围。
谷雷[5]（2020）在《高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制》文中研究说明量子阱半导体激光器是一种极有发展前途的激光器,具有量子效应高、温度特性好、阈值电流密度低、输出功率大、寿命长等优点,广泛应用于工业、通信、国防军事、医疗保健等领域,成为光电子材料与器件领域国内外研究的重点。要获得长波长半导体激光器外延材料,则需要获得高质量的大应变InGaAs/GaAs量子阱材料。但是,高应变量子阱激光器要求有源区InGaAs含有较高的In组分,与衬底GaAs的失配较大,同时由于材料应变的累积,获得高质量的外延材料十分困难。本文在对半导体激光器波导结构理论分析的基础上,进一步探讨了高功率半导体激光器的结构参数和输出性能的关系,从半导体激光器结构设计、外延生长以及器件特性等方面,讨论了提高高应变半导体激光器输出特性的途径。主要的研究内容和成果如下:（1）采用数值仿真技术研究了高应变InGaAs量子阱结构对器件性能的影响,详细分析了带有模式扩展层量子阱激光器的中心波导层、扩展波导层和内限制层对激光器性能的影响。从理论上分析了模式扩展层对激光器阈值电流密度、限制因子、垂直发散角的影响。提出了采用宽波导、非对称波导结构降低激光器波导光损耗的方法,以及应用渐变异质结界面改善异质结势垒电压降的途径。通过势垒结构的设计与载流子限制特性表征方法,优化了器件量子阱势垒结构、腔长和台面宽度。研究表明,带有模式扩展层的半导体激光器外延结构,使近场光场得到展宽,减小了光学限制因子,使半导体激光器的COD阈值得到提高。设计了高1.5μm、宽50μm的非对称、宽波导的结构的应变量子阱激光器,仿真表明,激光器阈值电流为118.94 mA时,远场垂直发散角为22o;阈值电流为204.9 mA时,远场垂直发散为17o。根据模拟仿真的结果以及理论计算,确定了量子阱激光器的整体外延结构。（2）通过实验方法研究了影响量子阱发光特性的关键因素,包括衬底偏向角、生长温度、生长速率以及V/III比等,以及他们的作用机理。通过改变量子阱的制备条件和参数,制备了多种量子阱激光器。通过原子力显微镜（Atomic Force Microscope,简称AFM）表面形貌检测、X射线衍射检测和光致发光（Photoluminescence Spectroscopy,简称PL谱）光谱检测等多种手段,比较不同因素对其光学性能的影响。结果显示,衬底偏向角是影响量子阱的关键因素,衬底偏向角较小会导致光致发光强度显着增加,半峰宽明显降低,从而提高材料的光学性能。另一方面,通过降低生长温度抑制In,光致发光强度显着增加,半峰宽减小,进而改变In的组成和阱层的厚度,导致波长红移,提高量子阱的光学性能。除此以外,生长速率和V/III比也是影响发光特性的重要因素,通过提高生长速率可以有效提高量子阱的质量,提高V/III比可以改善InGaAs/GaAs量子阱的发光特性。最终,获得了波长为1290 nm的InGaAs量子阱激光器结构。（3）详细研究和分析了量子阱激光器的钝化与解理技术,应用X射线光电子能谱分析（X-ray Photoelectron Spectroscopy,简称XPS）技术分析半导体激光器真空解理与钝化技术的关键影响因素,并采用半导体激光器腔面膜技术,解决半导体激光器的端面损伤退化的问题,实现半导体激光器更长的寿命以及更高的功率。对本文所设计的InGaAs量子阱激光器的进行了制备,得到了阈值电流约为482 mA,斜率效率为0.45 W/A,在连续电流为1.5 A时,激光器的峰值波长为1295 nm的量子阱激光器,与所设计的量子阱激光器相符合,达到了预期的效果。
郝铁营[6]（2020）在《基于光反射的功率半导体激光器腔面COD监测及机理研究》文中研究说明大功率半导体激光器凭借电光转换效率高、光输出功率大、供电方式简单、波长范围广、低成本、器件体积小且可靠性高等优势,被广泛应用于红外照明、激光打印、激光测距、材料加工、激光器泵浦源等领域。随着激光输出功率的逐渐提高和应用的拓展,其可靠性问题也愈加受到重视。而半导体激光器灾变光学损伤是影响器件最大光输出功率和寿命的主要因素,即出光腔面在极短的时间内发生灾变光学损伤（COD）,引起出光功率下降器件失效,因此研究与监测半导体激光器腔面COD失效就显得尤为重要。以激射波长为808 nm的大功率Ga As基半导体激光器为研究对象,基于在腔面施加探测光反射方法,研发了一种准确有效的半导体激光器腔面COD失效监测技术。结合多种分析技术对瞬态失效和老化失效的激光器样品进行了深入分析,确定了器件的失效机理。主要研究工作内容如下:（1）基于腔面处的光反射方法研发一种操作简单易行的半导体激光器腔面COD失效监测方法与装置。根据被测半导体激光器前腔面形貌改变过程引发的反射率的连续性变化,来监测早期半导体激光器瞬态光学灾变损伤COD的发生过程。（2）对大功率半导体激光器把条模块的脉冲驱动电流应力下的老化失效机理进行研究。使用热阻测试仪、红外热像仪、微光显微镜（Emission）等技术手段对在老化过程中发生COD的激光器样品进行了失效分析。综合分析实验结果:被测器件在脉冲电流老化过程中,由于热沉与把条二者的热膨胀系数不同（TEC）,大功率半导体激光器把条出光腔面处互连焊料层受热沉的热应力带来的机械应力的影响,温度分布不均匀,出现局部过热现象,不断累计的热量使得激光器模块诸多把条中位于中间的把条出现焊料层空洞,导致在该区域的把条出光腔面处发生电流竞争现象,在小脉冲电流下较早开启,更多的电流流向此区域的把条,造成出光腔面短时间内温度升高且形成正反馈循环,出现COD点,导致功率半导体激光器模块发生失效。
李杨[7]（2019）在《808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计》文中研究表明随着大功率半导体激光器的快速发展,使得其在泵浦固体激光器等领域优势明显。但大功率半导体激光器在泵浦过程中也存在一些问题,如激光器激射光波长受温度影响较大,波长随温度的升高而向长波方向移动,温漂系数大约为0.3-0.4nm/K,严重影响其作为泵浦源的泵浦效率。并且,随着科技的不断进步,越来越多新兴领域,比如自由空间光通信等领域,需求大功率,窄线宽,波长随温度变化相对稳定的激光光源,致使研究大功率半导体激光器波长锁定技术和改善光束质量成为近几年的热门话题。本论文由808nm半导体激光器外延结构设计原理出发,通过跃迁选择定则和Kohn-Luttinger Hamiltonian等理论和软件模拟,对激光器外延结构进行优化,使有源层和波导层的参数满足设计要求。通过研究布拉格光栅对波长锁定的机理及耦合波模式等理论,仿真模拟了具有波长锁定作用的808nm表面光栅大功率半导体激光器。器件采用宽脊条结构,光栅结构对称地设计在激光器P-限制层表面两端,其余部分覆盖P面电极,使光栅区与电流注入区分离,既保证激光器大功率出光,又能使器件保持良好的阈值特性。在T=300K时,激光器激射波长为809.9nm,光谱线宽为0.14nm,阈值电流Ith=1.17A,斜率效率为1.53W/A,且在288-315K温度范围内,温漂系数约为0.034nm/K。实验研究了光栅的制备技术,采用全息光刻工艺和干法ICP刻蚀等工艺制备了二阶布拉格光栅,并利用扫描电子显微镜对制备的光栅进行表征,结果显示光栅形貌较好,结构清晰完整,条纹均匀平直。通过本论文的研究,为改善大功率半导体激光器的波长稳定性提供了新的研究思路和技术方法,对加速激光技术的发展和应用具有重要意义。
袁泽旭[8]（2019）在《1060nm隧道级联多有源区半导体激光器的结构设计及外延制备》文中研究指明大功率半导体激光器以其体积小、效率高、寿命长等优势,广泛应用于工业加工、医疗美容、军事等领域。近年来,激光测距、激光焊接等系统越来越趋于小型化发展,对1060nm半导体激光器的输出功率、发散角、工作电压等方面提出了更高的要求。隧道级联多有源区半导体激光器利用反偏的隧道结将n个激光器片内级联,实现了内量子效率n倍提高,小电流下高功率输出,发光面积的增加提高了器件的COMD水平。本文针对1060nm隧道级联多有源区大功率半导体激光器的结构设计和外延制备主要进行了以下研究:（1）研究了隧道级联多有源区半导体激光器的研究背景。介绍了半导体激光器的发展史,分析了半导体激光器提高功率遇到问题及提高功率的传统方法;重点研究了隧道级联多有源区半导体激光器的工作原理、优势及发展现状。（2）研究了半导体激光器的外延生长技术。介绍了MOCVD外延生长技术的发展史,并重点阐述了本实验室的EMCORE D125型号LP-MOCVD系统的构成及工作原理。此外,对用于外延测试的两种技术:光致发光（PL）谱、电化学（ECV）的工作原理进行了阐述,并介绍了对应的实验室仪器。（3）设计了有源区结构并完成材料生长。运用基于6×6 Luttinger-Kohn的有限差分法,通过matlab编程模拟了InGaAs/GaAs量子阱结构,计算得到跃迁波长固定为1060nm时量子阱材料组分与阱宽的关系,确定了量子阱结构。研究了MOCVD生长过程中温度、Ⅴ/Ⅲ比对量子阱的影响,得到了高质量有源区外延材料。（4）设计了单有源区激光器结构并完成材料生长。介绍了半导体激光器的光波导理论,模拟计算了波导层的结构,设计了非对称大光腔波导结构。然后对限制层进行了模拟计算,设计了限制层结构。最后研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ比对Al0.1Ga0.9As/Al0.3Ga0.7As DH的影响,得到了高质量波导层、限制层外延材料。（5）设计了高性能隧道结并完成材料生长。基于GaAs同质结设计了InGaAs QW隧道结和InGaAs DQW隧道结,经过外延及工艺得到了隧道结器件,测试对比得到性能最好的隧道结InGaAs DQW隧道结。（6）多有源区激光器的材料生长及器件制备。首先通过MOCVD生长1060nm隧道级联三有源区半激光器外延片,并通过PL技术和ECV技术测试外延片的PL谱和掺杂浓度。然后利用后工艺将外延片制备得到激光器单管和迷你巴条,最后,测试激光器的光电特性。激光器单管阈值电流为407 mA,斜率效率为1.87 W/A。电流达到12A时,输出最大功率19.26W。迷你巴条阈值电流约为1.22A,斜率效率为1.88 W/A。注入电流达到28A时,输出最大功率47.76W。
刘荣,曹丽娟[9]（2017）在《不妄自菲薄,亦不妄自尊大——访中国科学院院士、中科院长春光机所研究员王立军》文中研究表明20世纪70年代,半导体激光研究在国际上迎来快速发展期,吸引了众多科研人员关注,长春光学精密机械与物理研究所（以下称长春光机所）研究员王立军也在其中。在美国西北大学做高级访问学者期间,王立军开展了一种无铝量子阱新材料结构大功率激光器研究,取得多项国际领先成果。而此时,国外却对我国采取禁运、限运,限制我国在相关领域的发展。了解情况后,王立军随即回国,带领团队以"无铝长寿命量子阱激光器研究"为突破口,相继攻克大功率半
孔真真[10]（2017）在《大功率9××半导体激光器特性优化研究》文中研究指明大功率半导体激光器是一种应用广泛的光电子器件,具有体积小、寿命长、价格便宜等优点。在机械加工、材料处理、武器制造和激光显示等行业具有广泛的应用。目前电光转换效率是衡量大功率半导体激光器性能好坏的重要标准。较低的阈值电流,较小的内损耗和串联电阻是提高电光转换效率的重要措施。一般试验时不直接测量器件的电光转换效率,而是通过测量激光器的功率-电流（P-I）曲线,通过其斜率（即外微分量子效率或斜率效率）来定性评估半导体激光器的质量。为了追求较大的功率,半导体激光器需要足够的腔长使光子在谐振腔内进行充分的振荡增益,但是器件腔长增加的同时杂质和缺陷也相应的增多,影响外微分量子效率。损耗分为内损耗和腔面损耗,其中内损耗包括有源区内自由载流子吸收损耗和溢出有源区的光子损耗。为保证器件性能,可以设计外延结构和后期工艺来减小器件的内损耗,阈值电流密度和串联电阻。其中减少器件的损耗是提高的外微分量子效率主要方法。为了优化上述限制输出功率的因子,本文提出一种大光腔非对称宽波导组分渐变结构的半导体激光器:（1）大光腔结构可以有效地增加光斑的横向尺寸,减小腔面的光功率密度,减少光子的端面损耗,提高腔面灾变性损伤（COMD）阈值,同时由于增加了波导层厚度后,光场拓展,在有源区与限制层之间的异质结界面处的光场密度变小,减少了光子在界面处的散射、衍射和杂质吸收造成的光子吸收损耗。（2）非对称波导结构可以抑制高阶模激射,改善远场光束质量,同时由于P型载流子光的吸收系数是N型载流子的34倍,因此采用非对称波导可以减少光场与重掺杂区的重叠,减少自由载流子光吸收损耗,有效地抑制了器件的热饱和。同时P区波导是串联电阻的主要来源,在总波导厚度不变的情况下,适当减少P型波导厚度,增加N型波导厚度会使总的串联电阻减少。（3）通过优化波导层的非掺杂厚度,减少波导层靠近量子阱处的掺杂厚度,进一步减少重掺杂造成的自由载流子吸收,同时腔面处的自由载流子吸收也有所降低,提高器器件抗COMD的水平。（4）增加组分渐变层可以优化异质结界面态,减少由于能级的突变带来的电压损耗和散射衍射损耗,同时可以优化异质结界面质量,优化器件性能。在波导层和限制层之间引入17nm的非掺杂组分渐变层,非掺杂可以减少自由载流子吸收,同时可以避免杂质扩散对内部量子效应的影响,同时减少P型限制层内的漏电流。半导体激光器单管的测试结果为:斜率效率为0.64W/A,40A电流下最大输出功率可达到20.08W,光谱线宽0.4nm,内量子效率92.59%,内损耗达到1.14cm-1。在后期工艺中提出侧向深隔离槽结构,通过Comsol软件仿真电流的侧向限制,发现刻蚀深度超过外延层的深隔离槽结构对于提高电流的注入效率作用显着。测试得到4 mm腔长半导体激光器单管的阈值电流密度可以达到78.95 A/cm2,阈值电流可达到0.3 A。30 A电流注入时输出功率可以达到16.8W。
二、基于无铝单量子阱的大功率半导体激光器（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于无铝单量子阱的大功率半导体激光器（论文提纲范文）
（1）976nm激光器结构优化与验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 大功率半导体激光器的概述 |
| 1.2 大功率半导体激光器研究进展 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究进展 |
| 1.3 大功率半导体激光器的应用 |
| 1.4 制约大功率半导体激光器发展的因素 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 976nm半导体激光器的基本理论 |
| 2.1 激光器的理论基础 |
| 2.2 激光器的基本特性 |
| 2.2.1 电光转换效率 |
| 2.2.2 内量子效率 |
| 2.2.3 增益特性 |
| 2.2.4 光限制因子 |
| 2.3 半导体激光器的温度特性 |
| 2.3.1 特征温度 |
| 2.3.2 温度对阈值电流的影响 |
| 2.3.3 温度对输出功率的影响 |
| 2.3.4 温度对工作电压的影响 |
| 2.3.5 温度对波长的影响规律 |
| 2.4 COD原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 976nm半导体激光器结构设计与验证 |
| 3.1 有源区结构设计 |
| 3.1.1 量子阱材料 |
| 3.1.2 InGaAs量子阱中In组分对激光器特性的影响 |
| 3.1.3 量子阱厚度对激光器特性的影响 |
| 3.1.4 量子阱区的优化 |
| 3.2 ADCH结构设计 |
| 3.2.1 波导层Al组分的影响 |
| 3.2.2 ADCH结构激光器中波导层的设计 |
| 3.3 腔长设计 |
| 3.3.1 不同腔长对激光器特性的影响 |
| 3.4 非注入窗口结构设计 |
| 3.4.1 腔面非注入窗口工作原理 |
| 3.4.2 激光器结构与模型 |
| 3.4.3 腔面热功率对前腔面温度的影响 |
| 3.4.4 非注入窗口对腔面温度的影响 |
| 3.4.5 非注入窗口的选择 |
| 3.5 整体外延结构设计与器件特性仿真 |
| 3.6 器件特性测试结果分析 |
| 3.6.1 不同腔长的测试结果 |
| 3.6.2 不同温度下的P-I测试结果 |
| 3.6.3 不同温度下的V-I测试结果 |
| 3.6.4 不同温度下的光谱测试结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 量子阱激光器等效电路模型 |
| 4.1 量子阱激光器等效电路模型建立 |
| 4.1.1 基于速率方程的等效电路模型 |
| 4.2 单管等效电路的特性仿真 |
| 4.2.1 QW-LD的直流特性 |
| 4.2.2 温度模型修正 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（2）GaAs基980nm高功率半导体激光器的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 高功率InGaAs量子阱激光器历史发展 |
| 2 激光器外延结构对光电性能的影响 |
| 2.1 提高激光器的输出功率 |
| 2.2 光束特性改善 |
| 3 激光器芯片结构设计 |
| 3.1 分布反馈半导体激光器(distributed feedback, DFB) |
| 3.2 分布布拉格反射激光器(distributed Bragg reflector, DBR) |
| 3.3 垂直腔面发射激光器 |
| 4 热沉封装设计及其对器件性能的影响 |
| 4.1 热沉材料设计 |
| 4.2 热沉封装结构设计 |
| 5 结语与展望 |
（3）大功率半导体激光器发展及相关技术概述（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 1) 材料技术。 |
| 2) 结构技术。 |
| 3) 腔面保护技术。 |
| 2 实现大功率激光的重要技术手段 |
| 2.1 边发射大功率半导体激光芯片技术 |
| 2.1.1 材料技术 |
| 2.1.1.1 应变量子阱技术 |
| 2.1.1.2 无铝量子阱技术 |
| 2.1.2 波导结构技术 |
| 2.1.2.1 非对称波导技术 |
| 2.1.2.2 大光腔技术 |
| 2.1.3 腔面技术 |
| 2.1.3.1 非吸收腔面技术 |
| 2.1.3.2 腔面钝化技术 |
| 2.1.3.3 镀膜技术 |
| 2.2 大功率半导体激光合束技术 |
| 2.2.1 TBC技术 |
| 2.2.2 DWDM技术 |
| 2.2.3 SBC技术 |
| 3 结束语 |
（4）InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器低温下光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 半导体激光器的发展现状 |
| 1.2.1 国内980nm量子阱激光器的发展现状 |
| 1.2.2 国外980nm量子阱激光器的发展现状 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 第二章 半导体激光器的基本原理和实验器件 |
| 2.1 半导体激光器的基本原理 |
| 2.2 半导体激光器的应用 |
| 2.3 测试设备 |
| 2.3.1 iS50R 傅里叶红外光谱仪 |
| 2.3.2 ITC4020带温控电流源 |
| 2.3.3 光功率计PM100 |
| 2.3.4 液氦循环系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 材料生长和器件工艺 |
| 3.1 半导体材料结构 |
| 3.1.1 分子束外延技术 |
| 3.1.2 InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器材料结构 |
| 3.2 激光器的制作工艺流程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的特性研究 |
| 4.1 激光器的发散角 |
| 4.2 调制特性 |
| 4.3 阈值和功率特性 |
| 4.3.1 激光器的电流电压特性 |
| 4.3.2 激光器的阈值和功率特性 |
| 4.4 光谱特性 |
| 4.4.1 温度对光谱的调谐 |
| 4.4.2 腔长对光谱的调谐 |
| 4.4.3 电流对光谱的调谐 |
| 4.4.4 单模现象 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的折射率 |
| 5.1 折射率、色散和群折射的关系 |
| 5.2 InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的折射率计算 |
| 5.2.1 群折射率的计算 |
| 5.2.2 折射率的计算 |
| 5.2.3 利用驻波公式计算折射率 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（5）高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的目的和意义 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 高应变量子阱激光器的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 In Ga As材料的基本特性 |
| 2.2.1 物理特性和能带结构 |
| 2.2.2 应变对材料特性的影响 |
| 2.3 应变量子阱激光器的工作特性 |
| 2.3.1 激射波长 |
| 2.3.2 增益特性 |
| 2.3.3 阈值电流密度特性 |
| 2.3.4 偏振选择性 |
| 2.3.5 温度特性 |
| 2.4 生长理论与技术 |
| 2.4.1 半导体材料的生长机理 |
| 2.4.2 MOCVD的工作原理 |
| 2.4.3 MOCVD设备简介 |
| 2.4.4 MOCVD技术的发展 |
| 2.5 发光原理与技术 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高应变In Ga As量子阱激光器结构的优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿真软件介绍 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.3.1 模式扩展层对发散角的影响 |
| 3.3.2 波导结构对器件功率的影响 |
| 3.3.3 腔长、台面宽度对器件特征参数的影响 |
| 3.4 高应变In Ga As量子阱整体外延结构设计 |
| 3.4.1 量子阱设计与参数计算 |
| 3.4.2 In Ga As量子阱整体外延结构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高应变In Ga As量子阱的生长与测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.2.1 实验设备和工艺 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.3.1 衬底偏向角对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
| 4.3.2 生长温度对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
| 4.3.3 生长速率对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
| 4.3.4 Ⅴ/Ⅲ比对In Ga As量子阱发光特性的影响 |
| 4.4 高应变In Ga As量子阱的制备与性能测试 |
| 4.4.1 量子阱表面形貌分析 |
| 4.4.2 X射线衍射表征分析 |
| 4.4.3 PL光谱分析 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 In Ga As量子阱激光器工艺研究与制备 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 半导体激光器器件工艺流程 |
| 5.3 半导体激光器真空解理与钝化技术的研究 |
| 5.3.1 实验设计 |
| 5.3.2 实验结果分析 |
| 5.4 大功率半导体激光器腔面膜技术的研究 |
| 5.4.1 激光对薄膜的破坏作用 |
| 5.4.2 测量薄膜损伤阈值参数的方法 |
| 5.4.3 半导体激光器腔面膜系设计 |
| 5.4.4 制膜工艺对薄膜质量的影响 |
| 5.4.5 半导体激光器腔面制备和性能分析 |
| 5.5 器件测试结果分析 |
| 5.6 本章小节 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（6）基于光反射的功率半导体激光器腔面COD监测及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 半导体激光器工作原理 |
| 1.3 半导体激光器失效模式概述 |
| 1.4 国内外研究历程 |
| 1.4.1 监测出光腔面温度异常点法 |
| 1.4.2 监测半导体激光器光输出功率法 |
| 1.4.3 监测出光腔面光反射率法 |
| 1.5 论文全文框架 |
| 第2章 半导体激光器腔面瞬态COD监测技术研究 |
| 2.1 实验原理与装置 |
| 2.1.1 实验原理 |
| 2.1.2 实验装置的介绍 |
| 2.2 实验实施过程 |
| 2.3 监测结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 半导体激光器模块缓慢老化COD失效机理研究 |
| 3.1 实验原理及样品介绍 |
| 3.2 热阻测试仪测量器件热阻 |
| 3.2.1 测量方法介绍 |
| 3.2.2 测量结果与分析 |
| 3.3 红外热像仪测量激光器模块腔面温度分布 |
| 3.3.1 红外热测量基本原理 |
| 3.3.2 测量结果与分析 |
| 3.4 微光显微镜测量器件反向漏光位置 |
| 3.4.1 测量方法介绍 |
| 3.4.2 测量过程与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 创新点 |
| 4.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体激光器发展历程 |
| 1.2 大功率半导体激光器 |
| 1.2.1 大功率半导体激光器发展现状 |
| 1.2.2 大功率半导体激光器的应用 |
| 1.3 波长锁定大功率半导体激光器的研究意义 |
| 1.4 大功率分布反馈半导体激光器(DFB-LD)研究进展 |
| 1.4.1 二次外延DFB-LD |
| 1.4.2 表面金属光栅边发射DFB-LD |
| 1.4.3 表面光栅面发射DFB-LD |
| 1.5 论文工作 |
| 第2章 808nm波长锁定大功率半导体激光器基本理论 |
| 2.1 半导体激光器基本原理 |
| 2.1.1 半导体中的能带理论和电子跃迁过程 |
| 2.1.2 半导体激光器基本原理 |
| 2.2 808 nm波长锁定大功率半导体激光器基本理论 |
| 2.2.1 一阶光栅耦合波模式理论与传输矩阵法分析 |
| 2.2.2 修正的二阶光栅耦合波模式理论 |
| 2.2.3 布拉格光栅工作机制 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计 |
| 3.1 外延结构优化设计 |
| 3.1.1 有源区材料组分 |
| 3.1.2 量子阱厚度 |
| 3.1.3 波导层厚度 |
| 3.2 物理模型及结构设计 |
| 3.2.1 典型波长锁定半导体激光器结构特性 |
| 3.2.2 表面光栅半导体激光器物理模型及结构设计 |
| 3.3 结构建模与仿真模拟 |
| 3.4 器件模拟结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 二阶光栅制备工艺研究 |
| 4.1 表面光栅半导体激光器制备工艺 |
| 4.2 二阶光栅制备工艺研究 |
| 4.2.1 全息光刻技术 |
| 4.2.2 感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术 |
| 4.2.3 二阶光栅的制备与表征 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）1060nm隧道级联多有源区半导体激光器的结构设计及外延制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体激光器的发展历史 |
| 1.2 大功率半导体激光器 |
| 1.2.1 不同波长半导体激光器的应用 |
| 1.2.2 激光器功率提高面临的主要问题 |
| 1.2.3 提高大功率半导体激光器功率的主要方法 |
| 1.3 隧道级联多有源区大功率半导体激光器 |
| 1.3.1 隧道级联多有源区大功率半导体激光器工作原理 |
| 1.3.2 隧道级联多有源区半导体激光器的优点 |
| 1.3.3 隧道级联多有源区大功率半导体激光器的研究现状 |
| 1.4 本论文的主要研究工作 |
| 第2章 半导体激光器的外延生长技术 |
| 2.1 金属有机化合物气相沉积技术简介 |
| 2.2 金属有机物化学气相淀积系统 |
| 2.2.1 原材料气源输运系统 |
| 2.2.2 MOCVD生长反应室分系统 |
| 2.2.3 MOCVD生长控制分系统 |
| 2.2.4 MOCVD尾气处理分系统 |
| 2.2.5 MOCVD外延层的原位监测 |
| 2.3 外延片测试技术 |
| 2.3.1 光致发光光谱测试技术(PL) |
| 2.3.2 电化学测试技术(ECV) |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 有源区的设计及材料生长 |
| 3.1 有源区的设计 |
| 3.1.1 InGaAs材料参数 |
| 3.1.2 InGaAs/GaAs量子阱理论模型 |
| 3.1.3 数值计算方法 |
| 3.1.4 模拟计算结果 |
| 3.2 有源区材料生长 |
| 3.2.1 InGaAs/GaAs量子阱MOCVD外延生长 |
| 3.2.2 InGaAs/GaAs量子阱生长温度的研究 |
| 3.2.3 InGaAs/GaAs量子阱V/III比的研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 单有源区半导体激光器的设计及材料生长 |
| 4.1 半导体激光器的光波导模型 |
| 4.1.1 基本方程 |
| 4.1.2 波导模型 |
| 4.1.3 传输矩阵法 |
| 4.1.4 近场和远场的分布 |
| 4.2 波导结构设计 |
| 4.2.1 波导层结构设计 |
| 4.2.2 限制层结构设计 |
| 4.2.3 单有源区激光器结构 |
| 4.3 材料生长 |
| 4.3.1 Al_(0.1)Ga_(0.9)As/Al_(0.3)Ga_(0.7)As DH外延生长 |
| 4.3.2 生长温度对Al_(0.1)Ga_(0.9)As/Al_(0.3)Ga_(0.7)As DH的影响 |
| 4.3.3 Ⅴ/Ⅲ比对Al_(0.1)Ga_(0.9)As/Al_(0.3)Ga_(0.7)As DH的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 隧道结的设计及材料生长 |
| 5.1 隧道结设计 |
| 5.2 隧道结制备 |
| 5.3 测试结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 多有源区激光器的材料生长及器件制备 |
| 6.1 材料生长 |
| 6.1.1 外延生长 |
| 6.1.2 PL测试 |
| 6.1.3 ECV测试 |
| 6.2 器件制备 |
| 6.3 光电性能测试 |
| 6.3.1 单管测试结果 |
| 6.3.2 迷你巴条测试结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）大功率9××半导体激光器特性优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 半导体激光器简介 |
| 1.1.1 半导体激光器研究背景 |
| 1.1.2 半导体激光器主要应用 |
| 1.2 大功率半导体激光器研究现状 |
| 1.2.0 大功率 9xx半导体激光器研究进展 |
| 1.2.1 国内外低损耗半导体激光器的研究进展 |
| 1.2.2 低损耗大功率半导体激光器的研究意义 |
| 1.3 论文内容和结构 |
| 1.3.1 研究对象 |
| 第2章 半导体激光器基本理论 |
| 2.1 半导体激光器基本工作原理 |
| 2.1.1 粒子数反转与增益分布 |
| 2.1.3 光波导理论 |
| 2.2 半导体激光器主要特征参数 |
| 2.2.1 半导体激光器的量子效率 |
| 2.2.2 半导体激光器的内损耗 |
| 2.2.3 电流的侧向扩展和载流子的扩散 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 9xx半导体激光器外延结构优化 |
| 3.1 优化设计目的 |
| 3.1.1 内损耗的来源 |
| 3.1.2 降低内损耗方法 |
| 3.2 本文所涉及的优化措施 |
| 3.2.1 大光腔结构 |
| 3.2.2 选择掺杂的非对称波导结构 |
| 3.2.3 组分渐变层 |
| 3.4 整体结构设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 9xx半导体激光器工艺流程优化 |
| 4.1 工艺改进 |
| 4.1.1 脊型台两侧刻蚀深隔离槽结构 |
| 4.2 工艺制备 |
| 4.2.1 清洗 |
| 4.2.2 光刻 |
| 4.2.3 生长SiO_2 |
| 4.2.4 ICP刻蚀深隔离槽 |
| 4.2.5 p型欧姆电极生长 |
| 4.2.6 磨片与n型欧姆电极生长 |
| 4.2.7 封装测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 测试结果与分析 |
| 5.1 外延结构优化测试结果 |
| 5.1.1 光电测试结果分析对比 |
| 5.1.2 变腔长测试结果分析 |
| 5.2 工艺流程优化测试结果 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学位论文 |
| 致谢 |
四、基于无铝单量子阱的大功率半导体激光器（论文参考文献）
- [1]976nm激光器结构优化与验证[D]. 赵荣进. 西安理工大学, 2021
- [2]GaAs基980nm高功率半导体激光器的研究进展[J]. 胡雪莹,董海亮,贾志刚,张爱琴,梁建,许并社. 人工晶体学报, 2021(02)
- [3]大功率半导体激光器发展及相关技术概述[J]. 宁永强,陈泳屹,张俊,宋悦,雷宇鑫,邱橙,梁磊,贾鹏,秦莉,王立军. 光学学报, 2021(01)
- [4]InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器低温下光学特性研究[D]. 杨锦. 曲阜师范大学, 2020
- [5]高应变InGaAs量子阱激光器结构设计与研制[D]. 谷雷. 长春理工大学, 2020(01)
- [6]基于光反射的功率半导体激光器腔面COD监测及机理研究[D]. 郝铁营. 北京工业大学, 2020(06)
- [7]808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计[D]. 李杨. 长春理工大学, 2019(01)
- [8]1060nm隧道级联多有源区半导体激光器的结构设计及外延制备[D]. 袁泽旭. 北京工业大学, 2019(03)
- [9]不妄自菲薄,亦不妄自尊大——访中国科学院院士、中科院长春光机所研究员王立军[J]. 刘荣,曹丽娟. 科技创新与品牌, 2017(06)
- [10]大功率9××半导体激光器特性优化研究[D]. 孔真真. 北京工业大学, 2017(07)