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使用双条结构改进窄脊高功率激光二极管远场角

激光器芯片的远场角度

在的设想和使用中,远场角度是一个首要的参数。它描绘了激光器收回的光束在阔别芯片后,其发散水平。远场角度的巨细间接影响到激光光束的品质,进而影响到激光的使用结果。上面咱们将依据给定的搜刮效果,细致先容激光器芯片的远场角度的相干常识。

1. 远场角度的界说和重要性

远场角度界说为激光束的远场发散角,它是权衡激光光束品质的一个首要参数。光束品质因子(M²因子)是激光束腰半径和光束远场发散角的乘积与现实基模光束束腰半径和基模发散角乘积的比值,用来表征激光光束品质。实践激光光束品质因子越靠近1,解释光束品质越靠近现实光束,其远场角度也就越小5。

2. 远场角度的丈量要领

丈量激光光束直径的要领有套孔法、激光光束分析仪()丈量、刀口法等。此中,CCD光束分析仪是一种经常使用的对象,它能够测量出激光光束的直径,从而推算出远场角度。然而,需求注重的是,因为激光能量强且集合,激光作用到物体上会有必定的发散。

发散角假如太大,会影响后续激光的和使用,是以发散角相对于越小越好,假如快轴和慢轴相称,是个圆形就更好了,和、棱镜的耦合效率高。

拥有较大的发射区巨细,轻易致使多模横向模式。

经由过程胜利加重横向载流子积存,能够经由过程深层质子注入来完成光束品质的显著进步[13]。引入模式是另一种无效的要领,用于针对高阶模式引诱额定消耗。这些模式滤波器的例子包孕突变激光器、相位布局、内部腔设置、歪斜、微结构和非匀称波导。然而,这些要领遭到限定,由于它们每每伴随着输入功率的下降或需求庞杂的设想,这限定了它们的实践使用。依据比来的一项研讨,他们报告了经由过程应用微标准三角形孔洞举行消耗定制,完成了FF角的显著减小,同时没有造成庞大的功率丧失。前一项研讨中说明的消耗定制布局(LD)的布局如图1(f)所示。为了加重高阶横向模式的存在,三角形微孔被计谋性地搁置在这些高阶模式的光学峰值地位。然则,这类要领不适合设想用于短波长的窄脊LD,首要是因为孔径的巨细限定和定位的复杂性。先前的研讨采用了拥有100μm脊宽和5μm宽三角形孔的LD模子。

相比之下,迄今为止报导的短波长H倾向于拥有较窄的山脊,小于30微米。在这些LD中接纳5微米宽的孔洞会大大减小打仗面积,而且大概还会按捺低阶模式。效果,LD的团体功能将会下降。另外,在窄山脊激光二极管的情况下,这些模子中的孔洞罗列将加倍麋集和慎密,与前一个模子相比。这类孔洞密度的增加在创造方面提出了挑衅,需求更正确和正确的进程。是以,因为复杂性和精度请求的进步,短波长模子的创造进程预计将额定破费时候和本钱。在这篇论文中,咱们提出了一种基于消耗裁剪布局的新布局,该布局应用简略的条纹(SSLT),其基于与上述研讨类似的机制。与先前的研讨分歧,咱们实行了条纹而不是三角形孔洞,以便合理地顺应短山脊激光二极管并简化创造,如图1(e)所示。

为了对高功率激光二极管举行数值阐发,咱们使用了贸易上可获得的模拟器LASTIP。它可以或许完成激光二极管的光特点自洽模仿,包孕电子和空穴传输、量子阱光学增益以及横向立体的热量分发等关头方面。在咱们的模仿中,咱们思量了种种热源,包孕焦耳加热、来自光学模式吸取和非辐射复合进程发生的热量。经由过程归入这些周全的热学和光学思量要素,咱们能够正确地建模和阐发高功率激光二极管的功能特性。咱们曾经研讨了若何应用沟通的经由考证的模仿方法来提高高功率激光二极管的束品质或下降FF。这个405纳米的激光二极管有一个12微米宽的肋条和一个1200微米长的腔体,正面反射率为5.6%和95.0%。它由In0.066多量子阱构成在0.008GaN量子阱中,高低有厚GaN波导层。

在p型波导和包层之间,有一个高搀杂的Al0.36GaN 5纳米厚的电子阻挡层,以进步服从。该支架由上部的AlN和下部的构成,二者相连,惟独下部间接与封装和热电(TEC)连贯。假设在肋波导顶部的最上层金属和GaN衬底下方80微米处的最底层金属的温度保持在散热器的温度298K。思量独自限定构(SCH)层的热指数变迁是很首要的,由于它是FF膨胀的首要缘故原由。为此,咱们应用1.3×10^4/K作为GaN的热指数变迁的温度依赖性。

这类新鲜的设想,用于窄脊高功率宽地区激光二极管,该设想包孕条纹,有效地按捺了高阶模式并拓宽了侧向NF图案。经由过程新模子,能够完成了FF角度的36%缩小,同时简直没有下降斜率服从。

该计划模仿起来结果确凿不错,然则工艺估量比较难完成,挖出来的沟道最好要填空虚了。就面对两个关紧题目1)这么陡直的沟道怎样开的好,有深度和粗糙度请求。

2)若何添补,用甚么介质添补。

见过外洋有人挖ridge,深度有一个多um,最初靠SiO2和金属层添补,然则很耗金,金要10个多um。

其余的一些手法,比如是内涵+芯片布局设想也能改良,手法却是挺多,性价比都不高,工艺成不高。

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