高激光损伤阈值半导体激光腔面膜热特性研究

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1、分类号：TN248UDC：互墨垦：鱼』墨墨鱼：至密级：亘公珏编号：高激光损伤阈值半导体激光腔面膜热特性研究THEINVESTlGATIoNOFTHERMALCHARACTERISTICSONHIGHLASERDAMAGETHRESHOLDOFSEMICoNDUCToRLASERFACETCOATING学位授予单位及代码：拯壹理工太堂(1Q!星鱼2学科专业名称及代码：迸堂工程(塑Q墨QQ2研究方向：光电壬拉苤及应用申请学位级别：亟±指导教师：奎豆金助班研究生：超晓因l论文起止时间：避09--201坠12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重

2、声明：所呈交的硕士学位论文，《高激光损伤阈值半导体激光腔面膜热特性研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：盘煎亟!l鲨『上年上月旦日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和

3、CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：壹垫塑I导师签名：盔垒叁翌阻年上月互日盟年L月翌日摘要本文围绕半导体激光器所使用的腔面膜进行了热特性分析与制备。针对高损伤阈值半导体激光器的腔面膜的要求，主要研究了以下几方面内容：l、以808nm半导体激光器为例，结合热传导机制和热学理论建立半导体激光器腔面热量分布模型，通过分析腔面与薄膜界面处热交换过程，以及半

4、导体激光器内部的生热机制，得到高温时大功率激光器腔面热源分布模型。2、从半导体激光器的腔面损伤机理出发，分析半导体激光器光学灾变损伤(COD)机理和腔面膜损伤机理，确立COD的发生过程和对器件特性的影响。结合载流子密度扩散方程以及光子密度分布模型，探讨COD发生位置，同时分析了腔面膜热效应损伤和场效应损伤，探讨如何避免腔面COD的发生。3、探讨高激光损伤阈值腔面处理技术，包括真空解理、腔面钝化处理、高损伤阈值腔面膜，以抑制腔面的氧化，降低腔面表面态密度，减少非辐射复合，提高器件的COD阈值。从薄膜的损伤机制出发，考虑腔面膜热效应损伤和场效应损

5、伤，分别优化设计以ZnSe和金刚石材料为腔面钝化材料两种腔面膜系。4、依据大功率半导体激光器生热机制和热源分布，利用ANSYS有限元软件对(1)不镀钝化膜器件；(2)镀有ZnSe钝化膜；(3)镀有金刚石钝化膜器件的稳态温度特性进行模拟，得到稳态时各激光器的温度分布。5、利用电子束镀膜机和微波等离子体化学气相沉积方法制备(1)镀有ZnSe钝化膜(2)镀有金刚石钝化膜808nm大功率半导体激光器腔面膜，器件特性测试结果表明镀有ZnSe钝化膜的器件输出光功率达到3．1W，腔面损伤阈值达到3．1MW，cm2，镀有金刚石钝化膜的器件输出光功率达到3．7

6、w，腔面损伤阈值达到3，7Mw／cm：。关键词：半导体激光器光学灾变损伤热特性薄膜ABSTRACTThisthesisfocusonthermalcharacteristicsanalysisandpreparationofsemiconductorlaserfacetcoating．Forhighlaserdamagethresholdofsemiconductorlaserfacetcoatingrequirements，Themainlystudyarefollowingas：1．As808rimsemiconductorlaserfo

7、rexample．themodelofsemiconductorlaserfacetheatdistributioniSestablishedwhichcombinedheatandthermalconductionmechanismtheory．Throughanalyzingtheheatexchangeprocessoffacetandcoating，aswellasthesemiconductorlaserinternalheatgeneratingmechanism．Whenathightemperatureitcangettheh

8、eatsourcedistributionofhighpowersemiconductorlaserfacet．2．Analyzesthesemiconductor