808nm高功率垂直腔面发射激光器阵列研究

论文摘要

垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL）近几年取得了很大的进展。与传统的边发射半导体激光器相比,它具有发散角小、单纵模王作、低阈值和圆形输出光束等优点,尤其它适于二维面阵集成和与其它光电子器件集成。在光信息处理、光互连、光计算等方面都有广泛的应用前景。同时,VCSEL在军事领域也有着广泛的应用。许多研究者认为,大规模的VCSEL阵列能够被用来泵浦Nd:YAG和Nd:YVO4等固体激光器,把VCSEL从功能性器件转化为功率器件。本文阐述了VCSEL的基本理论,对阵列单元器件间的热相互作用进行了分析,提出了该过程是通过热流的扩散而发生作用的观点。深入研究了垂直腔面发射激光器的关键制备工艺。研究了光刻工艺得出最佳显影效果;研究了湿法腐蚀技术,得出了合适的腐蚀液配比、腐蚀温度,做到了精确控制腐蚀深度和腐蚀后的表面质量;研究了湿法选择氧化工艺,对AlAs或在高温水汽中氧化的原理及影响氧化的因素进行了深入探讨,摸索出合适的氧化条件。研究了合金工艺,得到了最佳合金条件。为了使DBR反射镜获得较低的串联电阻,我们采用半导体/超晶格结构反射镜替代原来的半导体/半导体结构中的折射率GaAs半导体反射镜,形成了半导体和超晶格反射镜对。我们采用湿法腐蚀和选择氧化相结合的工艺,研制出了808nm高功率垂直腔面发射激光器,实现了室温连续工作,连续激射功率最高为0.6W。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 垂直腔面发射激光器的发展状况
• §1.3 VCSEL的应用
• §1.4 本论文的主要工作
• 第二章 808nm高功率垂直腔面激光器的基本理论及设计
• §2.1 VCSEL的基本结构
• §2.2 VCSEL的基本理论
• §2.3 分布布拉格反射镜
• §2.4 半导体/超晶格布拉格反射镜的设计
• 第三章 VCSEL阵列制备工艺
• §3.1 氧化物隔离VCSEL阵列
• §3.2 光刻工艺
• §3.3 GaAs/AlGaAs的湿法刻蚀
• §3.4 选择性氧化实验研究
• §3.5 阵列低欧姆接触工艺研究
• 第四章 VCSEL阵列技术
• §4.1 VCSEL阵列的应用
• §4.2 氧化物隔离VCSEL阵列
• §4.3 VCSEL阵列光刻板设计
• §4.4 阵列器件测试
• §4.5 阵列中单元器件间热相互作用的分析
• §4.6 VCSELs器件特性测试
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章