光子晶体VCSEL的制备和温度特性研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YISHUIXIAOFENG2501
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垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity surface-emitting lasers, VCSELs)以其低成本,低功耗,易于封装,光束发散角小,低电流状态下优异的高速调制特性等性能优势,在短距离数据传输、光互联、光存储等方面有很好的应用。然而普通VCSEL由于其多横模激射和偏振方向不固定等缺点限制了其在传感和原子钟等领域中的应用。VCSELs横向模式的改善可以获得更小的远场发散角、更均匀的光强分布、更窄的光谱线宽。因此改善VCSELs横向模式,实现激光器基横模工作,成为VCSELs领域研究的关键。对于传统的氧化限制型VCSELs,想要获得稳定的单模输出,其孔径大小应在3-5微米,小的氧化孔径会增加器件的串联电阻,同时也限制了器件的单模输出功率。而将光子晶体微纳光学结构引入到VCSELs的上分布布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector:DBR)中,利用光子晶体的弱折射率波导作用控制激光器的出光模式,将氧化孔解放出来只用来控制电流,这样不仅可以提高单模输出功率,同时还可以提高激光器与光纤的耦合效率。本论文通过对光子晶体垂直腔面发射激光器(Photonics crystal VCSEL:PC-VCSELs)的各项工艺进行研究,制备出具有光子晶体图形的PC-VCSEL,并通过控制热沉温度来间接控制器件的工作环境温度,测试环境温度对PC-VCSELs性能的影响,并对其进行分析,找出其最佳可靠工作温度范围。主要进行了以下的工作:1、研究VCSEL制备工艺,优化VCSELs的垫台,金属上电极制备,氧化等工艺,改进制备流程,提高器件的成品率。2、探究用干法刻蚀工艺制备光子晶体VCSELs,并对如何获得侧壁陡直,底部平坦的光子晶体结构进行优化。3、测试了光子晶体VCSELs的输出功率,阈值,斜率效率等特性随温度变化的关系,并对结果进行解释。
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