3分钟了解高功率半导体激光器的关键技术

时间:2018-08-17 13:29来源:未知作者:xuji 点击:
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摘要:激光应用需求的不断提高,对半导体激光器的要求也越来越高,主要体现在以下几个方面: 提高输出功率,开发高功率的二维或者三维列阵,以满足工业加工等领域对功率的需求;提高电光转换效率,实现激光系统的小型化和高效化,较少散热压力,降低成本;提高光束质量;提高可靠性,即在高峰值功率和极其恶劣的环境中也能自由使用,如满足空间航天飞行器在辐射大、温

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激光应用需求的不断提高,对半导体激光器的要求也越来越高,主要体现在以下几个方面:

提高输出功率,开发高功率的二维或者三维列阵,以满足工业加工等领域对功率的需求;提高电光转换效率,实现激光系统的小型化和高效化,较少散热压力,降低成本;提高光束质量;提高可靠性,即在高峰值功率和极其恶劣的环境中也能自由使用,如满足空间航天飞行器在辐射大、温差大环境中使用。

高功率半导体激光器的关键技术

结构设计优化

高功率半导体激光器的发展与其外延与芯片结构的研究设计紧密相关。结构设计是高功率半导体激光器器件的基础。半导体激光器的三个基本原理性问题是:电注入和限制、电光转换、光限制和输出,分别对应电注入设计、量子阱设计、波导结构的光场设计。半导体激光器的结构研究改进就是从这三个方面进行不断优化,发展了非对称宽波导结构,优化了量子阱、量子线、量子点以及光子晶体结构,促进了激光器技术水平的不断提升,使得激光器的输出功率、电光转换效率越来越高,光束质量越来越好,可靠性越来越高。

高质量的外延材料生长技术

半导体激光器外延材料生长技术是半导体激光器研制的核心。高质量的外延材料生长工艺,极低的表面缺陷密度和体内缺陷密度是实现高峰值功率输出的前提和保证。另外杂质在半导体材料中也起着重要的作用,可以说,没有精确的半导体外延掺杂工艺,就没有高性能的量子阱激光器。主要通过对掺杂曲线的优化,减少光场与重掺杂区域的重叠,从而减少自由载流子吸收损耗,提高器件的转换效率。

腔面处理技术

大功率半导体激光器的应用通常要求激光器输出功率很高且有较好的可靠性。而制约半导体激光器输出功率的主要瓶颈就是高功率密度下腔面退化导致的光学灾变损伤(COMD)。

在半导体激光器的