论文部分内容阅读
本学位论文工作主要围绕半导体激光器的热特性及封装技术两方面展开，以1.3μm InAsP／InGaAsP脊波导多量子阱激光器和InAlAs／InGaAs／InP中红外量子级联激光器为研究对象，针对半导体激光器材料和结构特点，通过模拟和实验分析解决激光器的散热。其主要内容如下： 1．在商用有限元软件基础上，研究和开发了激光器热特性的模拟分析方法。采用这方法，对1.3μm InAsP／InGaAsP脊波导多量子阱激光和8μm InAlAs／InGaAs／InP中红外量子级联激光器外延层朝下和衬底层朝下两种烧结方式进行了热分析，得到了其热分布和热阻参数。通过获得的模拟结果的对比，判断得到外延层朝下的烧结方式可以更好改善激光器的散热效果。我们首次对量子级联激光器在脉冲激射条件下的热阻进行了模拟分析。通过分析，得到在脉冲激射下，激光器的表观热阻跟输入的脉冲周期和脉宽有关，表观热阻值随注入脉冲占空比的增加而减小，并趋近于稳态热阻。我们还模拟了1.3μm InksP／InGaksP脊波导多量子阱半导体激光器在脉冲激射条件下的热特性，对不同腔长，脊波导宽度，焊料层厚度和热导率等对激光器热特性的影响进行了模拟，得到了激光器热阻跟这些参数的关系，并在模拟计算的基础上讨论了结构和工艺条件对激光器热特性的影响。 2．根据实验室的现有条件，研究了激光器封装中的烧结工艺，即采用真空蒸发镀膜方法，按照实验所获得的优化工艺参数将焊料均匀蒸镀到自行设计加工的镀金铜热沉上；为将激光器管芯烧结在铜热沉上，自行设计制作了烧结装置，并据此装置制定了详细工艺流程，采用此工艺对1.3μm InAsP／InGaAsP脊波导多量子阱激光器管芯进行了烧结，满足了实验要求。 3．利用实验室的半导体激光器脉冲测量表征系统，对烧结前后的1.3μm InAsP／InGaAsP脊波导多量子阱激光器进行了脉冲I-V，I-P特性测试，通过I-P特性测试，确认了烧结工艺的散热效果及对激光器输出功率的改善。通过I-V特性测试，确认了我们开发的烧结工艺的有效性，并对不同的管芯烧结方式的散热效果及其与模拟结果的差别进行了比较和讨论。