二极管激光器阵列封装工艺对smile效应影响因素分析

Smile效应是限制二极管激光器阵列应用的一个重要因素。研究了激光器封装工艺对smile效应的影响,研究结果表明,造成smile效应的因素主要有两个:一是焊接过程中芯片的焊接压力不均匀;二是芯片与热沉的热膨胀系数不匹配。使用低膨胀系数的压条可以改善焊接过程中芯片压力的均匀性,而增大焊料凝固过程中的降温速率可以降低芯片与热沉的收缩量的差距,这两种方法都有利于改善smile效应。最后通过实验结果证明了以上方法在实际操作中是可行有效的。     

m面GaN平面内结构和光学各向异性研究

采用金属有机物化学气相淀积方法在铝酸锂LiAlO₂衬底上外延生长m面GaN薄膜.X射线衍射测量的结果表明所得薄膜具有较理想的m面晶体取向,并对其各向异性的应变进行了计算,摇摆曲线的测量发现样品存在明显的面内结构各向异性.采用偏振光致发光研究材料的面内光学各向异性,发现随着偏振角度的改变,发光峰的峰位和强度均有明显变化,并用对称性破缺导致价带子带劈裂的理论对结果进行了解释. 关键词： m面GaN 结构各向异性 偏振光致发光     

厚度对MOCVD生长InN薄膜位错特性与光电性质的影响

研究了金属有机物化学气相沉积法制备的不同厚度InN薄膜的位错特性与光电性质.基于马赛克微晶模型,通过X射线衍射非对称面摇摆曲线测量,拟合出样品刃型位错密度分别为4.2×10¹⁰cm^-2和6.3×10¹⁰cm^-2,并发现样品的微晶扭转角与位错密度随薄膜厚度增加而减小.通过室温霍尔效应测量得到样品载流子浓度分别为9×10¹⁸cm^-3和1.2×10¹⁸cm关键词： 氮化铟 位错 载流子起源 局域态     

高功率二极管激光器相变冷却技术

根据高功率二极管激光器的散热需求,设计了一种储能式相变冷却实验系统,并开展了喷雾相变冷却器和微通道相变冷却器的设计。采用多孔微结构的换热表面,用氨做制冷剂,实现了喷雾相变冷却器表面温度37 ℃时,散热功率密度达到了511 W/cm2。采用节流汽化原理,分别设计了背冷式相变微通道冷却器和薄片型的模块式相变微通道冷却器,背冷式相变微通道冷却器采用氨做制冷剂, 散热功率密度达到了550 W/cm2,采用R124做制冷剂,散热功率密度约270 W/cm2。采用R124做制冷剂,实现了脉冲激光功率3 kW和连续激光功率100 W的相变冷却二极管激光器模块封装。     

Effects of V/III ratio on the growth of a-plane GaN films

The non-polar a-plane GaN is grown on an r-plane sapphire substrate directly without a buffer layer by metal-organic chemical vapour deposition and the effects of V/III ratio growth conditions are investigated. Atomic force microscopy results show that triangular pits are formed at a relatively high V/III ratio, while a relatively low V/III ratio can enhance the lateral growth rate along the c-axis direction. The higher V/III ratio leads to a high density of pits in comparison with the lower V/III ratio. The surface morphology is improved greatly by using a low V/III ratio of 500 and the roughness mean square of the surface is only 3.9 nm. The high resolution X-ray diffraction characterized crystal structural results show that the rocking curve full width at half maximum along the m axis decreases from 0.757° to 0.720°, while along the c axis increases from 0.220° to 0.251° with the V/III increasing from 500 μmol/min to 2000 μmol/min, which indicates that a relatively low V/III ratio is conducible to the c-axis growth of a-plane GaN.     

二极管激光器垂直阵列光束精密准直

 为实现二极管激光器垂直阵列输出光束具有小发散角、高指向精度的特点,简述了快轴准直（FAC）微透镜的光束准直原理,分析了调节装置的精度要求及透镜选择等问题。通过光学成像方法实时监测二极管激光bar条的近场像和远场像,对FAC透镜分别进行粗调节和细调节,获得了20个bar条连续输出2 kW,垂直阵列二极管激光快轴准直光束远场发散角4.4 mrad,bar条间准直光束指向精度不大于±1.7 mrad的准直效果,并对监测精度进行了简要分析。对影响光束准直效果的因素进行了分析,指出了工艺优化的重点。     

基于相变冷却的大功率二极管激光器技术

 设计了一种基于相变冷却方式工作的大功率二极管激光器,该激光器的散热器是基于节流式喷射微槽道相变冷却的原理,使冷却液在微槽中的气化率达到了70%,大幅度提高了冷却效果,减小了冷却液流量,在同样制冷功率条件下,冷却液流量仅为水冷方式的1/10。利用相变冷却器进行了背冷式半导体激光器叠阵封装工艺的研究,采用复合热沉与AuSn硬焊料结合的新型封装工艺,完成了准连续3 kW叠阵的封装。实验测试表明,单元叠阵的输出功率达到3.01 kW,占空比10%,封装间距为1.3 mm,光谱宽度小于3.5 nm。最大功率输出时所需R134a冷却液的流量仅为110 mL/min。     

大功率780 nm单管连续输出16 W和巴条连续输出180 W半导体激光器

设计并制备了780 nm大功率半导体激光器的单管和巴条。采用金属有机化学气相沉积技术制备的外延结构,分别使用GaAsP和GaInP作为量子阱和波导层,限制层是具有高带隙的AlGaInP材料。量子阱与波导层带隙0.15 eV,波导层与限制层带隙0.28 eV,抑制了载流子泄露。1.55μm厚非对称大光学腔波导结构抑制快轴高阶模,同时缓解腔面损伤问题。为进一步提高腔面损伤阈值,利用超高真空解理和钝化技术,在腔面上沉积了非晶ZnSe钝化层。条宽150μm、腔长4 mm的单管器件,在电流为15 A时,输出连续功率16.3 W未出现COD现象,斜率效率达到1.27 W/A,电光转换效率为58%,慢轴发散角9.9°,光谱半高宽为1.81 nm。填充因子为40%的厘米巴条,在192 A下实现连续输出功率180 W,电光转换效率为50.7%,光谱宽度仅为2.2 nm。     

利用金属有机物化学气相沉积技术生长的a面GaN表面形貌和位错的研究

采用金属有机物化学气相淀积技术在r面蓝宝石衬底上制备了a面GaN薄膜,用熔融的KOH在400 ℃对样品分别腐蚀1.0,1.5和2.0 min.用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射谱和阴极射线荧光对腐蚀前后的表面形貌进行分析.研究表明,400 ℃下腐蚀1.5 min后出现了长平行四边形的条纹状,这是由于无极化的a面GaN表面极性各向异性,c向与m向上N原子悬挂键密度不同,同时稳定性不同,对OH^-离子的吸附能力不同造成的,其中沿c方向易于腐蚀.同时,a面GaN腐蚀后出现了六角突起.我们认为这与穿透位错有关,而其形貌则与GaN薄膜的位错局部极性有关. 关键词： a面GaN')" href="#">a面GaN 堆垛层错 极性     

450nm GaN基半导体激光器腔面反射率的优化

分析腔面反射率对GaN基半导体激光器斜率效率和输出功率的影响,并对出射波长为450 nm的激光器进行实验验证。结果表明,对于非对称谐振腔结构,通过优化腔面反射率,可以抑制空间烧孔非线性效应,提高器件的微分量子效率和最大输出功率。当前腔面反射率为5%时,斜率效率大于1.3 W·A~(-1),并在3 A的连续工作电流下,获得了2.6 W的高功率输出。