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高精度传感系统是如今亟需的、应用面很广的重要技术。作为高精度光纤传感系统的核心光电部件,超辐射发光二极管(SLD)的性能直接决定着传感系统的精度及稳定性。超辐射发光二极管具有宽光谱、大功率、弱时间相干性的特性,这些特性使其能够在光纤陀螺仪和光学相干层析成像方面有着良好的应用前景。由于量子阱结构的生长条件更易掌控,工作更稳定,发光功率足够大,并且通过在有源区引入啁啾结构,使每层量子阱具有不同的发光波长,可以有效拓宽器件的发光谱宽,所以啁啾量子阱结构的超辐射管器件能够满足其宽光谱、大功率以及可靠性强的要求。制备出啁啾量子阱结构的超辐射发光二极管对于国产高精度传感技术的发展有突出的应用价值。本论文的目标是实现InP基1.3μm波段SLD的大功率、宽光谱发光,拟通过张压应变交替的InGaAsP啁啾多量子阱结构的设计和生长,使得SLD在较高输出功率下展宽光谱。同时,系统开展波导结构设计和制备,抑制器件激射;并通过SLD后工艺的优化和控制,显著提高实验室制备SLD器件的良率。论文的研究工作及取得成果如下:1、设计了具有张压应变交替的InGaAsP啁啾多量子阱有源区的SLD结构,并通过外协单位完成了 MOCVD生长,经PL谱测试发现:SLD有源区的发光波长位于1.3μm波段,PL谱宽约为150nm,符合预期,满足SLD器件宽光谱的需求;2、针对器件光谱、输出功率协同控制的要求,完善并优化了流片工艺(主要包括光刻腐蚀、沉积Si02绝缘层、磁控溅射金属电极、减薄抛光等)。着重改进了脊波导的湿法腐蚀工艺,采用H3PO4:H202:H20和HCl:HBr溶液交替腐蚀,并严格控制腐蚀液配比、腐蚀时间以及腐蚀温度,将原有脊波导湿法刻蚀工艺中比较严重的侧蚀问题控制在SLD器件工艺可容忍的范围内。3、成功制备出1.3μm波段的InP基InGaAsP啁啾量子阱SLD器件。SLD管芯在未焊接热沉且腔面未镀消反膜的情况下,实现了室温(22℃)下脉冲超辐射发光,脉冲电流周期0.2ms、占空比10%,发光中心波长1340nm。其中:腔长3mm、脊宽10μm的单边弯曲波导结构管芯(弯曲角度10°、弯曲长度1mm),在530mA的电流注入下,输出功率达到4.91mW,谱宽94.8nm;电流增加到620mA时,输出功率达到10.53mW,谱宽27.1nm。4、针对以上测量结果,我们通过改进弯曲波导形状和管芯腔长,对SLD器件的性能进行了优化,结果如下:①将波导形状调整为双边弯曲波导结构(腔长3mm、弯曲长度双边各1mm),在740mA的电流注入下,测得器件输出功率达到2.96mW,谱宽83.4nm;电流增加到980mA时,输出功率达到8.59mW,谱宽56.2nm。随着注入电流增加,SLD谱宽的变窄得到一定程度的缓解,显示出双边弯曲波导结构抑制激射的能力更强。②将腔长减至2mm(单边弯曲波导、弯曲长度1mm),在530mA的电流注入下,测得输出功率为8.92mW,谱宽82.5nm;电流增加到620mA,输出功率达到19.99mW,谱宽22.5nm。与3mm腔长的单弯波导管芯相比,短腔SLD在相同的注入电流下可获得更高的输出功率。