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垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity surface-emitting lasers,VCSEL)耦合阵列具有高亮度、近衍射限制高质量光束、单一模式激射、相位锁定等特性优势,可在激光雷达、光束可操控光源、光谱传感、光逻辑处理等领域得到充分应用。本文研究耦合VCSEL阵列的光束操控,通过改变各单元的注入电流控制光束偏转,以获得激光束的高速连续高精度扫描。首先报告了耦合VCSEL阵列及光束操控的研究现状,对光束操控原理进行了研究,根据已有的研究基础进行实验方案设计,然后对设计方案模拟验证光束操控原理,改进工艺流程,最终制备出较高耦合度和较大操控角度的器件,并设计得到完整测试方案。主要研究工作总结如下:1.实验方案设计和模拟进行光束操控之前,首先要获得高光束质量,根据本课题组对耦合VCSEL阵列等已有的研究成果,确定了1×2和1×3两种阵列结构的实验方案。为更好的研究光束操控的机理,先使用COMSOL Multiphysics模拟器件中电场和热场相互耦合后的分布,然后使用FDTD Solutions分别模拟折射率、初始相位差以及不同单元大小和间距对耦合光束在远场偏转情况的影响。2.工艺制备流程由器件设计方案并结合实验室的工艺条件进行实验制备流程和光刻版图的设计,并通过实际器件制备过程中遇到的问题对实验流程进一步优化。通过引入金属纳米层作为电流扩展层,提高了可靠性,同时保证了各单元电流的分别注入。最终确定完整的一套耦合VCSEL阵列光束操控器件的制备工艺。3.测试数据分析对样品器件的近场、远场、光功率和光谱进行了系统和详细的测试。对1×2阵列的近场测试数据进行对比,发现单元间距对耦合电流的影响规律;对1×3阵列的近场测试发现耦合时注入电流低于阈值电流并且三单元耦合比两单元耦合时的注入电流更低,并对此进行了解释。然后通过光功率和光谱的测试对比相同条件下的近场和远场数据,光束操控过程中的光功率和光谱都由耦合效率影响。根据测试分析,得到一种完善耦合VCSEL阵列光束操控器件的测试方案。