為了解決陣列中每個(gè)發(fā)光點(diǎn)性能分布不均的問(wèn)題,研究了微通道水冷封裝的960nm半導(dǎo)體激光器陣列,陣列包含38個(gè)發(fā)光點(diǎn),腔長(zhǎng)為2mm,在驅(qū)動(dòng)電流為600A、占空比為10%的條件下,輸出的峰值功率達(dá)到665.6 W,電光轉(zhuǎn)換效率為63.8%,中心波長(zhǎng)為959.5nm.通過(guò)對(duì)應(yīng)力的理論分析,給出了各個(gè)發(fā)光點(diǎn)應(yīng)變的表達(dá)式;通過(guò)搭建單點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)獲得陣列中每個(gè)發(fā)光點(diǎn)的閾值電流、斜率效率、光譜和功率等光電特性;結(jié)合應(yīng)變理論分析可知,器件中發(fā)光點(diǎn)的性能與應(yīng)變大小和類(lèi)型密切相關(guān),壓應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致器件波長(zhǎng)藍(lán)移、閾值電流降低、功率和斜率效率升高,張應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致波長(zhǎng)紅移、閾值電流升高、功率和斜率效率降低.研究表明,影響器件內(nèi)部發(fā)光點(diǎn)的性能不僅與熱效應(yīng)有關(guān),而且與封裝后殘余的應(yīng)變密切相關(guān),通過(guò)應(yīng)力的分布可以預(yù)測(cè)陣列性能的變化規(guī)律,可為高峰值功率、高可靠性的半導(dǎo)體激光陣列的研制提供參考. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

高峰值功率半導(dǎo)體激光陣列器件結(jié)構(gòu)和芯片外延結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖1 高峰值功率半導(dǎo)體激光陣列器件結(jié)構(gòu)和芯片外延結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖3為用于封裝應(yīng)力測(cè)試的裝置簡(jiǎn)圖，該裝置可以獲得單個(gè)發(fā)光點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．圖3(a）用于測(cè)試器件的整體性能；圖3(c）測(cè)量器件的偏振度（Degree of Polarization,DOP)(DOP=(PTE-PTM）/（PTE+PTM))[29]，偏振分束器（Polarization Beam Splitter,PBS）將進(jìn)來(lái)的光分成不同的偏振模式來(lái)計(jì)算DOP，通過(guò)在不同水溫下測(cè)量閾值電流和發(fā)光波長(zhǎng)得出特征溫度T0和波長(zhǎng)隨溫度變化的溫度漂移系數(shù)?λ/?T．表1給出了性能測(cè)試的結(jié)果．從表1測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，芯片特征溫度高達(dá)233K，表明器件具有非常優(yōu)異的溫度特性，但是另一方面，芯片的偏振度DOP只有0.78，表明芯片承受了較大的外部應(yīng)變[30]．圖3(b）用于測(cè)試器件中每個(gè)發(fā)光點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)，黑色虛線框中的組件放在由計(jì)算機(jī)控制的精密移動(dòng)平臺(tái)上，紅色虛線表示光譜和功率分別收集，顯微鏡物鏡（Microscope Objective Lens,MOL）將近場(chǎng)的點(diǎn)成像到屏幕上，狹縫的調(diào)整寬度為0.2mm，以便僅能檢測(cè)到來(lái)自指定發(fā)光點(diǎn)的光，光譜儀和功率計(jì)分別用于采集光譜和功率．

圖5 在給定測(cè)試條件下陣列中各發(fā)光點(diǎn)位置的波長(zhǎng)及光譜此外，對(duì)各個(gè)發(fā)光點(diǎn)的斜率效率和閾值電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析．圖7(a）展示的斜率效率呈現(xiàn)出與功率基本一致的變化趨勢(shì)，中間發(fā)光點(diǎn)功率較高對(duì)應(yīng)的斜率效率也較高；圖7(b）是各個(gè)發(fā)光點(diǎn)歸一化的閾值電流，結(jié)果顯示出在器件兩端的發(fā)光點(diǎn)有較大的閾值電流，中間反而相對(duì)較小，這些結(jié)果與圖6(b）高度一致．顯然，從圖7可以看出，外部應(yīng)力使得芯片的參數(shù)性能產(chǎn)生顯著變化，表明在實(shí)際的器件封裝工藝中，必須對(duì)封裝產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格控制．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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