新型分布孔结构面发射激光器研究

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1、摘要本文提出并设计了一种全新结构的垂直腔面发射激光器：新型分布孔结构垂直腔面发射激光器。新型结构克服了原有VCSEL发射功率低，大电流注入时发热量大等缺点，改善了器件的热特性和输出特性，减小了p-DBR热阻。生长了所需新结构VCSEL的外延片，通过对刻蚀、氧化以及欧姆接触等工艺的优化和设计，制作了新型分布孔面发射激光器。经测试单管最低阈值电流为1．8mA，输出功率达到7．96mW，其输出功率是传统结构的1．3倍左右。关键词：垂直腔面发射激光器分布孔结构热特性光输出功率ABSTRACTInthispaperanewstru

2、cturewhichverticalcavitysurfaceemittinglaser(VCSEL)withnewdistrubiutedgroovestructurewasdesignedandexplored，inexperimentsgrowththeMuti—QuantumWelIs(MQW)byMolecularBeamEpitaxy(MBE)．ByusingoptimizationprocessanddesignofReactiveIonEtching(RaE)，oxideconfinedandtheohm

3、contactoct．Thehi曲performancewithnewstructurethatofdistributedgrooveofVCSELswerefabricated．ThetestingresultsshowmattheseVCSELsoperatewithgoodperformance．thenewstructureofVCSELscallreducethevaluethermalresistanceofp-typedistributeBraggreflectors(p-DBRlandagainstthe

4、lowlightoutputpower,improvethecharacteristicsofthelightoutputandthermalcharacteristiceffectively．ThelowestthresholdcurrentsofthedistributedgrooveofVCSELis1．8mA,thehighestoftheoutpoweris7．96mw,lightoutputpowerisabout1．3timesasmuchasconvetionalstructure．Keywords：VC

5、SEL，distributedgroove,thermalcharacteristic，lightoutputpower长春理工大学硕士学位论文原创-陛声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《新型分布孔结构面发射激光器研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：盔型B缓舞三月创长春理工大学学位论文版权使

6、用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：盗复互垄年j月翊指删雠：选肇!翌年』月且第一章绪论§1．1垂直腔面发射激光器概述由于半导体激光器的体积小、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格低廉等优点。使得它已在激光技术中占有显赫的地位，它的成功应用

7、已遍及光电子学、激光通信、光网络存储、光互联、光集成等许多重要领域。半导体激光器现在己成为我们日常生活最广泛使用和最重要的激光器。其中传统的边发射激光器(EEL)，由于其固有结构的限制，很难实现高密度的二维阵列及其光电集成，并且具有测试成本高、与光纤耦合精度要求高、耦合效率低以及工作电流高等缺点，不利于未来光网络在中短程的应用11捌。为了克服边发射半导体激光器在上述方面应用的难点，1977年，日本东京工业大学的K．Iga首次提出用外延片的表里(上下)两面作为激光反射镜的面发射激光器(SEL)，光从衬底表面上射出【4'5】

8、。1979年K．Iga等人又第一次通过电流注入实现了GaInAsP系列激光器的激光振荡，此后这种新型的半导体激光器以垂直腔面发射半导体激光器为名在世界范围内被广泛使用。经过20多年的发展，垂直腔面发射半导体激光器作为光纤通信、高速光局域网、光盘、激光打印机、光互连等许多光电子技术新领域【6'7】中的重要器件，成为研究