锥形半导体激光器因其具有特殊的锥形光放大区和脊形光注入区结构,使其兼具高输出功率和高光束质量的特性,因而成为目前的研究热点之一。然而,随着激光输出功率的不断提高,其可靠性问题也越来越受到重视。目前关于传统条形半导体激光器的研究较为成熟,相比之下,对锥形激光器的研究大多为提升其光束质量和功率,然而对其可靠性研究较少,对失效机理的研究更为匮乏,如何提升锥形激光器可靠性是一个亟待解决的问题。因此本文的工作主要围绕锥形激光器的失效原因和模式这一关键科学问题开展研究。本文根据锥形激光器的基本原理、芯片结构及制作工艺和现有失效分析方法,设计了976nm锥形激光器的失效分析研究方案。根据热理论、光子和载流子输运扩散模型建立仿真模型,开展了器件有源区热分布和光场分布的模拟仿真研究。采用SEM、3D X-ray等表征技术,针对锥形激光器的失效机理进行了详细的研究。主要研究如下:1.利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对锥形激光器进行了模拟仿真,得到了脊形区和锥形区的热应力分布。设计了一款多孔热沉结构,对比了改良热沉和普通热沉的散热能力。对976nm锥形激光器进行了光学仿真分析,模拟了载流子和光场的分布,得到了电流对光场分布和光束质量的影响。2.对锥形激光器的光、电、热特性进行测试,得到了失效样品的电流、热阻和热分布。对样品进行失效表征和分析,明确了锥形区和脊形区界面处是易失效的关键区域,且与仿真结果一致,同时,针对锥形激光器中存在的空间烧孔效应、腔面光学灾变、腔面脏污和损伤、焊接不良等失效模式进行详细分析。利用微光显微镜对锥形激光器进行缺陷定位,其中波导、芯片边缘处和DBR区域存在明显缺陷。采用仿真与实验结合的方法,验证了其常见的失效机制,明确了锥形激光器失效机理,为976nm锥形激光器工艺改进及可靠性提升提供理论支撑。