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半导体超辐射发光二极管(SLD)是一种发光特性介于激光器(LD)和发光二极管(LED)之间的光源,因其大功率、宽光谱、弱时间相干性等特点,被广泛运用于光纤陀螺仪、光时域反射计和光学相干层析成像领域。近年来,迅速发展的高精度传感系统更是对其核心光电器件——1.3μm波段SLD光源的高功率和宽光谱性能提出了更高的要求。利用波导结构有效抑制腔内谐振是SLD实现高功率、宽光谱发光的关键,其抑制效果主要受波导形状及几何参数的影响(波导脊宽,长度以及倾斜角度等)。因此,系统分析波导参数对SLD的性能影响对进一步提高SLD的出光功率和光谱宽度有着重要的应用意义。为此,基于InP多量子阱和GaAs量子点有源区材料,本文重点开展SLD器件的J型波导结构设计和优化,系统分析波导参数对超辐射发光二极管的功率和光谱特性的影响,进一步完善实验室超辐射发光二极管制备工艺,以实现高功率、宽光谱SLD的制备。论文主要研究工作及取得的成果如下:1、基于光波导理论,首先确定了 SLD器件J型波导关键参数范围:脊宽(10μm、20μm),腔长(2mm、3mm),倾斜角度(6°、8°、10°);进一步结合实验结果,系统分析了不同波导参数对SLD性能的影响,确定了实现SLD高功率、宽光谱发光所需的波导参数(GaAs SLD:10μm脊宽,2mm腔长,6°倾斜角;InP SLD:10μm脊宽,2mm腔长,10°倾斜角)。2、完善了SLD器件欧姆电极制备工艺:(1)减小P面电极厚度(从400nm降至300nm),降低了P电极剥离难度;(2)探索了n型Au/Ge/Ni欧姆电极和p型Ti/Pt/Au欧姆电极的快速退火条件,降低SLD器件接触电阻:GaAs外延片欧姆材料退火温度460℃,退火时间50s;InP外延片欧姆材料退火温度350℃,退火时间60s。3、利用J型波导成功制备1.3μm波段InGaAsP/InP多量子阱SLD(QW-SLD)。腔长2mm、脊宽10μm、倾斜角度10°的QW-SLD管芯,在有热沉未腔面镀膜的条件下,实现了室温(22℃)连续超辐射发光:当注入电流大小为650mA时,出射光功率37.6mW,光谱宽度27.1nm,中心波长1.34μm。4、利用J型波导成功制备1.3μm波段InAs/GaAs量子点SLD(QD-SLD)。腔长2mm、脊宽10μm、倾斜角度10°的QD-SLD管芯,在有热沉未镀膜的条件下,实现了室温(22℃)连续超辐射发光:当注入电流大小为600mA时,出射光功率28.9mW,光谱宽度28nm,中心波长1.3μm。