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现如今大功率半导体激光器的应用涵盖了包括军事航天、工业生产、医疗卫生在内的几乎所有高新技术领域,其中包括数据存储、光纤通信、激光引信、全息技术、扫描打印、娱乐表演等,究其原因是因为其自身所具有的许多优势,如价格低廉、集成性强、功耗低效率高等。808nm高功率半导体激光器是起步较早研究较为深入的一类半导体激光器,它最主要的应用之一是作为固体激光器的泵浦源,如今它已基本取代了传统的灯泵浦源,其主要原因还是因为传统灯泵浦无法达到的高转换效率。905nm高功率半导体激光器具有对人眼无害性,因此在激光眼疗、红外夜视、虚拟现实等方面有着广泛应用。本文设计的半导体激光器均采用大光腔结构,不仅可以提高灾变性腔面损伤阈值,而且可以抑制高阶模激射。808nm半导体激光器量子阱分别采用InAlGaAs和GaAsP,其中无铝GaAsP量子阱的采用有利于提高器件的可靠性。905nm激光器采用多有源区隧道级联结构,可以显著提高激光器的内量子效率。本文主要从以下几个方面分别对808nm、905nm高功率半导体激光器进行了研究:首先,介绍了半导体激光器的发展历史、研究现状以及应用。其次,对外延片生长设备、测试设备的工作原理、注意事项等进行了阐述。本实验室采用的是美国Vecco公司EMCORE D125型号金属有机化合物气相沉积(MOCVD)系统进行外延片生长,测试设备分别为Philips公司的PLM-100光荧光频谱测试系统和型号为Accent PN4400的电化学C-V(ECV)测试系统。然后,对典型应变量子阱半导体激光器的设计流程进行了介绍,其中包括应变量子阱带隙计算、带阶计算、激射波长与量子阱材料组分和阱宽的关系等;本文对量子阱的模拟采用的是基于Kohn-Luttinger Hamiltonian的传输矩阵。基于上述理论,分别对808nm、905nm半导体激光器有源区部分进行了模拟仿真,以确定量子阱材料组分和阱宽,其中808nm半导体激光器量子阱分别采用10nm的In0.14Al0.11Ga0.75As和12nm的GaAs0.84P0.16,905nm半导体激光器量子阱采用7nm的In0.1Ga0.9As,有源区采用双量子阱结构。808nm、905nm半导体激光器势垒层和波导层均采用Al0.3Ga0.7As,限制层采用Al0.5Ga0.5As。在此基础上对有源区结构进行MOCVD外延生长,同时根据其PL测试结果进行结构和外延条件的优化,最终得到优化后的有源区结构。最后,在外延优化后的量子阱有源区基础上,通过增加波导层、限制层、帽层等的厚度,并进行适当掺杂,利用MOCVD外延系统对该结构进行外延生长之后,经过光刻、腐蚀、淀积、溅射、解理、镀膜、烧结、压焊、封装等后期工艺后,便制备出了成品激光器管芯,与此同时,通过对该管芯进行光电特性测试来确定其性能的优劣。