【摘 要】
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光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（OP-VECSEL）,具有高增益系数、宽吸收光谱、波长覆盖范围广等特点,在民用和国防领域具有广泛用途。本文立足全国产化芯片,对OP-VECSEL开展系统理论和实验研究:1.介绍论文研究背景,阐述OP-VECSEL基本结构、工作原理和技术优势,综述国内外发展现状和趋势,明确本文研究意义。2.介绍了芯片结构和作用,建立了速率方程模型,明确了量子阱铟掺杂、量子阱数量以及
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光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器（OP-VECSEL）,具有高增益系数、宽吸收光谱、波长覆盖范围广等特点,在民用和国防领域具有广泛用途。本文立足全国产化芯片,对OP-VECSEL开展系统理论和实验研究:1.介绍论文研究背景,阐述OP-VECSEL基本结构、工作原理和技术优势,综述国内外发展现状和趋势,明确本文研究意义。2.介绍了芯片结构和作用,建立了速率方程模型,明确了量子阱铟掺杂、量子阱数量以及DBR数量等参量影响;基于薄膜光学理论,设计In Ga As/Ga As芯片结构,包括量子阱数量、关键组分含量和DBR层数量。3.对上述半导体芯片进行后工艺处理,包括键合热沉和减薄衬底,目的在于提升芯片散热速率并缩短热程。通过多轮工艺摸索,明确In焊是键合热沉最优方法,对倒序结构增益芯片进行化学腐蚀是衬底减薄最优方法。4.开展了OP-VECSEL实验研究。结合芯片薄膜结构和泵浦强度需求,开展泵浦光束整形和谐振腔优化设计,采用808nm半导体激光作为泵浦源,实现基于全国产OP-VECSEL芯片出光,波长980nm,峰值功率16.6W,光光效率14.7%。全面研究了激光器性能,包括腔镜耦合输出率、腔镜曲率半径、泵浦光斑尺寸等参量影响,并开展了热效应、转换效率和芯片损伤机理等研究,明确了主要动力学机制和功率提升瓶颈,对后续功率提升技术途径进行了展望。
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