半导体激光芯片封装后的偏振特性测量与分析

激光器的偏振特性在一定程度上反映了激光器的性能优劣,激光器的出射光束的偏振状态对材料加工的效率与质量均有重大影响。材料对激光束的光谱吸收不仅由材料本身的光学性质决定,还与激光束的偏振状态有直接关系。本文主要通过依据激光准直透镜的光学原理、偏振分光棱镜的双折射分光特性、1/2波片能够改变激光光束偏振态的特性等几个要素,对COS(Chip on sub-mount)封装形式的半导体激光芯片的偏振特性进行检测与分析,文章先阐述了测试半导体激光芯片偏振特性的目的,从而引出了以COS封装形式的880nm半导体激光芯片为例的激光偏振特性的测试方法、相应的检测装置以及影响封装型半导体激光芯片偏振特性的因素。

808nm半导体激光芯片电光转换效率的温度特性机理研究

提高808 nm大功率半导体激光器电光转换效率具有重要的学术意义和商业价值,是实现器件小型化、轻量化、高可靠性的必要前提.本文以腔长1.5 mm的传导冷却封装808 nm半导体激光阵列为研究对象,在热沉温度-40—25?C范围内对其进行光电特性测试,对不同温度下电光转换效率的影响因子进行了实验研究和理论分析.结果表明:在-40?C环境温度下,最高电光转换效率从室温25?C时的56.7%提高至66.8%,内量子效率高达96.3%,载流子泄漏损耗的占比贡献由16.6%下降至3.1%.该研究对实现808 nm高效率半导体激光芯片的自主研发具有重要意义.

高效率高功率976 nm半导体激光芯片设计与制备

976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件,具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率,同时满足苛刻的寿命要求,在设计上采用双非对称大光腔波导结构,同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了优化;在外延生长方面,系统地优化了生长工艺参数,确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明:所制作的器件(腔长为5 mm、发光条宽为200μm的芯片)在室温、连续波(CW)测试条件下,阈值电流约为1 A,斜率效率为1.14 W/A;当电流为9 A时,最高功率转换效率高达72.4%;当电流为30 A时,输出功率达到29.4 W,功率转换效率为61.3%;对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。

808nm准连续600W高功率半导体激光芯片研制

通过设计极低损耗808nm半导体激光芯片外延结构,实现腔内损耗小于0.5cm^(-1)。采用该高效率外延结构研制出高峰值功率808nm巴条芯片,巴条的填充因子为85%,包含60个发光点,发光区宽度为140μm,腔长为2mm。在驱动电流为500A,脉冲宽度为200μs,重复频率为400 Hz,占空比为8%的工作条件下,该芯片的准连续(QCW)峰值输出功率为613 W,斜率效率达1.34 W/A,峰值波长为807.46nm,光谱半峰全宽为2.88nm。任意选取5只芯片,在准连续300 W(占空比8%)条件下进行了寿命验证,芯片寿命达到3.63×109 shot,定功率300W下电流变化小于10%,达到商业化水平。

808nm/976nm高效率、高功率半导体激光芯片

高效率、高功率半导体激光器及其抽运的全固态激光器和光纤激光器是激光系统中的核心元器件，具有体积小、重量轻、输出功率高、性能稳定和寿命长等优点，广泛应用于医疗美容、先进制造、娱乐显示、激光抽运、安全防护等领域。高功率半导体激光芯片是整个激光产业链的基石与源头，是战略新兴产业的技术核心与瓶颈。目前国内中高端半导体激光芯片主要依赖进口，市场需求旺盛，因此开展高端半导体激光芯片自主研究具有十分重要的意义。

VL020回流炉中半导体激光器芯片In焊接研究

利用VL020真空烧结炉,选用In焊料对半导体激光器芯片的焊接技术进行较为深入的研究,分别对焊接时气体保护、焊接前期芯片、热沉的处理、真空工艺过程压力的施加、夹具设计和烧结工艺曲线等因素进行实验分析。结果表明,以上参数对半导体激光器芯片的焊接均有显著的影响,在N2/H2体积分数为95%/5%气体的保护下,通过对夹具施加适当的静压力,In焊料与Au能够充分和快速润湿,实现较高的焊接质量。蔡司显微镜检测结果表明,采用焊接技术可以使半导体激光器芯片具有较低的空洞率,高达90%以上的焊透率,其焊接过程主要通过夹具装配完成,人为影响因素少,成品率高,并适用于小批量生产。

高功率半导体激光列阵芯片测试表征与仿真优化

针对高功率半导体激光芯片工作温度升高易引起芯片性能退化和失效问题,首先理论分析了工作温度对内量子效率的影响机理。其次,为量化温度影响芯片稳定性的主要因素,自主搭建高功率半导体激光列阵芯片测试系统,研究15~60℃半导体激光列阵芯片的温度特性,分析了5种能量损耗分布及其随温度的变化趋势。实验结果表明,当温度由15℃升高至60℃,载流子泄漏损耗占比由2.30%急剧上升至11.36%,是造成半导体激光芯片在高温下电光转换效率降低的主要因素。最后进行了外延结构的仿真优化,仿真结果表明,提高波导层Al组分至20%,能有效限制载流子泄漏,平衡Al组分增加带来的串联电阻增大问题,可以获得高效率输出。该研究对高温下半导体激光芯片的设计具有重要的指导意义。

热沉尺寸对半导体激光器有源区温度的影响

半导体激光器随着输出功率的提高在各领域的应用日益广泛,但芯片温度升高引起的功率饱和问题仍然是目前研究的重点之一。利用ANSYS软件对工作波长为808nm的单芯片半导体激光器的芯片有源区温度与封装热沉尺寸的关系进行了稳态热分析,模拟得出不同热沉参数条件下封装激光器芯片有源区温度的变化曲线,并提出一种散热较好的结构方案。

LD芯片贴片机顶针机构的改进

为了解决LD芯片贴片机顶针机构的顶针容易断裂以及调试难度较大的问题,通过对原顶针机构工作原理的分析,阐述了原顶针结构存在问题的原因;为了进一步提高设备的稳定性,对原机构进行了改进设计。通过客户现场的大量生产验证和对比,新顶针机构对不同材质蓝膜的适应性非常好,进一步提高了贴片机的稳定性。

Measurement of 3db Bandwidth of Laser Diode Chips

An accurate technique for measuring the frequency response of semiconductor laser diode chips is proposed and experimentally demonstrated.The effects of test jig parasites can be completely removed in the measurement by a new calibration method.In theory,the measuring range of the measurement system is only determined by the measuring range of the instruments network analyzer and photo detector.Diodes' bandwidth of 7 5GHz and 10GHz is measured.The results reveal that the method is feasible and comparing with other method,it is more precise and easier to use.