超高效率大功率半導(dǎo)體激光器研究.pdf

1、最近20年里，半導(dǎo)休激光器的輸出功率和電光轉(zhuǎn)換效率（以下簡稱效率）都有了很大提高，使半導(dǎo)體激光器由專業(yè)的科研工具變?yōu)楣腆w激光器和光纖激光器的泵浦源從而廣泛應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中。提高激光器的效率可以使光器輸入相同電流時(shí)輸出更大的光功率，同時(shí)減少激光器產(chǎn)生的廢熱降低激光器的溫度最終提高激光器的可靠性。如今市場上對大功率高可靠性半導(dǎo)體激光器需求的日益增加，使得提高激光器的效率變得非常重要。由于當(dāng)今市場上對Nd:YAG固體激光器的大量需求，本文

2、將主要研究如何提高Nd:YAG固體激光的泵浦源808nm半導(dǎo)體激光器的效率。從理論上詳細(xì)分析了組成激光器效率的各個(gè)因素，選擇通過降低激光器的開啟電壓/串聯(lián)電阻和閾值電流來提高激光器的效率。在理論分析和計(jì)算機(jī)模擬的基礎(chǔ)上，確定在波導(dǎo)層和包層中使用AlGaAs材料，并在n型波導(dǎo)層中彩漸變摻雜可降低激光器的開啟電壓和串聯(lián)電阻。重點(diǎn)設(shè)計(jì)了量子阱結(jié)構(gòu)來降低閾值電流，提高輸出光功率。通過對不同量子阱的比較，確定使用GaAsP張應(yīng)變阱。閾值電流密度與

3、量子阱價(jià)帶子能級間的分離量的大小密切相關(guān)，本文使用8帶k·p理論系統(tǒng)分析了GaAsP張應(yīng)變阱的能級結(jié)構(gòu)。數(shù)值計(jì)算表明當(dāng)激光器激射波長為808nm時(shí)，14nm寬的GaAsP張應(yīng)變阱的價(jià)帶中輕重空穴第一子能級間的分離量和輕空穴第一第二子能級間的分離量大致相等，使得輕空穴第一子能級受到的子能級間相互影響最小，此時(shí)激光器閾值電流量小。本文使用AIXTRON公司的低壓金屬有機(jī)化學(xué)汽相外延淀積(LP-MOCVD)設(shè)備生長激光器外延片，結(jié)構(gòu)為波導(dǎo)層和