半导体激光器腔面膜激光损伤阈值的研究

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1、中文图书分类号：TN248.4密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：半导体激光器腔面膜激光损伤阈值的研究论文作者：李莎学科：电子科学与技术指导教师：崔碧峰副教授论文提交日期：2017年4月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TN248.4学号：S201402047密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：半导体激光器腔面膜激光损伤阈值的研究英文题目：THESTUDYONLASERINDUCEDDAMAGETHRESHOLDOFCAVITYSURFACEFILMONSEMICONDUCTORL

2、ASER论文作者：李莎学科：电子科学与技术研究方向：信息光电子学与光通信申请学位：工学硕士指导教师：崔碧峰副教授所在单位：信息学部微电子学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：李莎日期：2017年5月22日关于论文使用授权的说明本人完

3、全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：李莎日期：2017年5月22日导师签名：崔碧峰日期：2017年5月22日摘要摘要半导体激光器因其体积小，结构简单，输入能量低，转换效率高，寿命长，易于调制并且经济实用等优点，成为当今半导体光电子科学的核心技术。由于半导体激光器的输出功率不断提高，对其腔面的可靠性及腔面薄膜的抗激光损伤阈值的要求也越来越高，许多学者也对半导体激光器的腔面膜进行了研究，发现不

4、同制备工艺以及薄膜材料的选择均与半导体激光器的腔面膜的激光损伤密切相关。本文采用了离子束辅助电子束蒸发的制备工艺，分别制备了半导体激光器腔面膜的单层膜材料以及增透膜和高反膜，为了研究半导体激光器腔面薄膜的抗激光损伤能力，我们主要作了以下工作：1.以980nm半导体激光器为例，根据光学薄膜的基本理论，为提高腔面膜的抗激光损伤能力，我们首先对激光器腔面膜的膜系结构进行了优化设计，其中增透膜反射率达2.8%，高反膜的反射率最高达到97%，符合半导体激光器腔面膜的设计要求；2.我们主要研究了后腔面高反膜的抗激光损伤能力。针对容易形成低价氧化物薄膜的TiO2薄膜进行了损伤阈值测试

5、，并和折射率较高的Ta2O5薄膜进行了损伤阈值对比实验。结果发现，TiO2薄膜的抗激光损伤阈值高于Ta2O5薄膜。3.对于损伤阈值较高的TiO2薄膜，我们进行了制备工艺方面的优化，为减少蒸发镀膜过程中TiO2薄膜的失氧情况，我们在氧压相同的条件下，改变了氧气的流量，分别为16.7sccm和20.7sccm。分别测试了其抗激光损伤阈值，发现氧2流量为20.7sccm的TiO2薄膜损伤阈值更高一些，达到2.75J/cm，高于氧流量为216.7sccm的TiO2薄膜的损伤阈值2.66J/cm。4.为了进一步提高TiO2薄膜的抗激光损伤阈值，我们又对上述损伤阈值更高的TiO2薄

6、膜（氧气流量为20.7sccm）进行了退火处理，目的是减小薄膜中的缺陷含量，改善薄膜化学计量比，得到更致密且抗激光损伤阈值更高的薄膜。从测试的光学特性，包括折射率、反射率以及退火前后的吸收谱来看，氧气流量220.7sccm的TiO2薄膜退火后抗激光损伤阈值增长到3.52J/cm，较退火前提高了27.8%。综上，我们着重从制备工艺方面对980nm半导体激光器腔面膜材料的抗激光损伤阈值进行研究，通过退火处理减小了薄膜的缺陷及吸收，提高了TiO2薄膜的抗激光损伤阈值，改善了半导体激光器腔面抗激光损伤能力及腔面膜的可靠性。关键字：半导体激光器；腔面膜；激光损伤阈值；退火处理；I

7、AbstractAbstractBecauseitsadvantagesofsmallsize,simplestructure,lowinputenergy,highconversionefficiency,longservicelife,easymodulation,economicalandpractical,semiconductorlaserhasbecomethecoretechnologyofsemiconductoroptoelectronics.Theoutputpowerofsemiconductorlaseronthe