【摘 要】
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半导体微盘激光器自诞生以来,由于其体积小、结构简单、阈值低,Q值较高,易于制备,被广泛应用于大规模光子集成电路和超大规模光通信系统的光源,尤其在光电子信息集成网络和全光网络中占有十分重要的位置。量子级联微盘激光器激出射波长较长且制备工艺简单,在气体检测、红外对抗、太赫兹成像、光路互联等方面前景十分广阔。然而量子级联微腔激光器由于其独特的级联结构使得热效应十分严重,在一定程度上限制了量子级联微盘激光
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半导体微盘激光器自诞生以来,由于其体积小、结构简单、阈值低,Q值较高,易于制备,被广泛应用于大规模光子集成电路和超大规模光通信系统的光源,尤其在光电子信息集成网络和全光网络中占有十分重要的位置。量子级联微盘激光器激出射波长较长且制备工艺简单,在气体检测、红外对抗、太赫兹成像、光路互联等方面前景十分广阔。然而量子级联微腔激光器由于其独特的级联结构使得热效应十分严重,在一定程度上限制了量子级联微盘激光器的发展。为此本文重点研究了量子级联微盘激光器热特性,改善其工作时激光器芯片温度过高,降低功率的问题。本文设计新型倒封装结构蜗线形微盘腔半导体激光器,以改善微盘激光器的散热效果、提升输出功率。实验中首先使用ANSYS有限元软件,分析了正、倒封装时微盘激光器的散热效果,模拟结果显示倒装的微盘激光器管芯温度较正装微盘激光器降低20K左右;并模拟分析In焊料、AuSn焊料、InSn焊料、AlN散热片在倒装微盘激光器工作时散热效果的影响,模拟结果显示In焊料具有更好的散热效果。据此设计了能够实现倒装的微盘腔半导体激光器的新型结构和相应的工艺流程。使用InP基InGaAs/InAlAs量子级联材料制备了特征半径为90μm、120μm、150μm,形变因子为0.42的蜗线形微盘腔半导体激光器。对制备的激光器进行封装,在热沉上分别蒸镀厚度为3μm和5μm的In焊料并分析对倒装结构微盘激光器的影响。对半径为90μm的微盘激光器进行光功率测试、光谱测试和远场测试,检测结果显示倒装微盘激光器输出功率高出正装微盘腔激光器约0.8mW,提升11.2%,且输出光具有良好的方向性。
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