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半导体激光器由于其具有体积小、寿命长、可靠性高等优点被普遍的应用于社会中不同的领域。近年来,随着电子产品智能化的日趋精进,人们在这些设备的使用过程中对数据传输的要求越来越高,促使了通讯行业的飞速发展,因此研究新的通信激光器芯片成为热门课题。本论文对信息技术领域的通信用收发激光器芯片进行了相关的理论研究,同时进行了软件模拟、实验分析等。本论文主要针对量子阱激光器进行了以下研究:1、首先系统的阐述了半导体激光器的整个发展历程,量子阱激光器相关半导体材料的研究进展,以及激光器的应用领域。叙述了量子阱的一些理论基础,理论分析了有源区应变的引入对带间光吸收和俄歇复合的影响。2、具体对比了InGaAsP/InP和Al GaInAs/In P材料的载流子限制能力,使用软件模拟对比选取了量子阱激光器有源区材料,对比了微分增益与波长增益等,最终结合理论及模拟结果确定激光器有源区生长材料为AlGaInAs/InP材料。3、设计优化了1.31μm波长激光器的有源区。由于阱和垒都选用了AlGaInAs材料,因此通过理论计算势阱和势垒层同种材料采用不同组分时的相关参数,借助哈密顿矩阵近似估算了应变带隙。根据克勒尼希-彭尼模型计算了各个子带的基态能量,推导出了阱宽与发射波长之间的关系。设计激光器为压应变量子阱结构,因此在实验生长外延时势必会出现生长缺陷,结合了应变补偿的思想,改善了有源区的应变积累效应。具体为:1.14%压应变阱和0.4%张应变垒。同时优化设计了光栅层,选用非对称相移光栅结构,优化激光器的单模特性,计算分析耦合系数对激光器空间烧孔效应和光功率的改善。4、设计出器件整体结构后,首先选用ALDS软件进行模拟,降低了后期实验成本,同时该软件的强大功能帮助我们完成了对所设计激光器的关键性能分析,包括阈值分析、稳态分析以及频谱分析等。同时设计了对比模型,具体对比了应变补偿和未补偿结构激光器的性能。5、设计的激光器在材料生长方面选用了MOCVD工艺,叙述了有源区的生长工艺,采用E-Beam技术结合ICP干法刻蚀技术刻蚀光栅,随后采用X双晶衍射和光荧光分析对生长外延样片进行了表征测试。制作出具有较高质量的AlGaIn As/InP应变多量子阱激光器的芯片样片,测试出激射波长:1310nm;阈值电流:Ith≤11mA;单面斜率效率:0.443W/A。这些主要性能符合初期课题主要设计指标。