【摘 要】
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宽条形半导体激光器在材料、军事、通讯、信息存储与处理等领域有着广泛的应用前景,但热透镜效应导致的光束质量恶化问题一定程度上限制了宽条形半导体激光器的发展。为了提高半导体激光器的光束质量,让宽条形半导体激光器得到不断的应用与开发,抑制半导体激光器的热透镜效应对宽条形半导体激光器远场发散角的影响是本论文的重点研究方向。围绕宽条形半导体激光器波导热透镜效应的改善,论文主要开展了以下研究工作:1)根据半导
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宽条形半导体激光器在材料、军事、通讯、信息存储与处理等领域有着广泛的应用前景,但热透镜效应导致的光束质量恶化问题一定程度上限制了宽条形半导体激光器的发展。为了提高半导体激光器的光束质量,让宽条形半导体激光器得到不断的应用与开发,抑制半导体激光器的热透镜效应对宽条形半导体激光器远场发散角的影响是本论文的重点研究方向。围绕宽条形半导体激光器波导热透镜效应的改善,论文主要开展了以下研究工作:1)根据半导体激光器的热特性和远场特性基本理论,分析了激光器工作温度与热透镜效应的关系,热透镜效应会随工作温度升高而显著增加,并导致半导体激光器的远场发散角增加,光束质量恶化;2)设计了一种通过调控宽条形半导体激光器内部温度分布的微热通道电极结构,用于抑制激光器的热透镜效应,该微热通道电极结构通过抑制有源区横向热流来实现对宽条形半导体激光器的调控;3)利用ANSYS软件模拟不同参数的微热通道结构对激光器温度分布调控效果,并对微热通道结构进行优化。模拟结果表明:当微热通道结构高热导率区为Cu材质,宽度为100μm,厚度为20μm时,对激光器内部温度调控效果最好。当热功率为10W时,普通电极结构激光器注入区侧向温度差达到了5.7℃,引入微热通道电极结构后,激光器注入区侧向温度差下降到了0.8℃左右;4)通过电镀铜工艺和半导体工艺制备了波长为940nm的微热通道电极结构激光器芯片。芯片测试结果表明:在注入电流为2A时,微热通道电极结构激光器的慢轴发散角相对于普通电极结构激光器减小了24%,有效降低了热透镜效应对激光器慢轴发散角的影响。
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