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第一篇 复合腔波导互补半导体激光器3

第一章 预备知识及工作基础3

§1.1 通常条形双异质结激光器侧向模式不稳定性问题的发现3

1.1.1 早期研制的通常条形双异质结激光器3

1.1.2 通常条形双异质结激光器非线性输出的试验观察7

§1.2 通常条形双异质结激光器的侧向模式导引机制9

1.2.1 增益波导9

1.2.2 自由载流子波导11

1.2.3 侧向模式稳定性的理论研究14

§1.3 模式稳定的半导体激光器结构19

1.3.1 采用一次外延制作的器件结构19

1.3.2 采用二次外延制作的器件结构23

§1.4 试验现象的观察与分析25

第二章 复合腔波导互补激光器27

§2.1 复合腔波导互补激光器的构思27

2.1.1 半导体激光器模式的选择性问题27

2.1.2 复合腔波导互补激光器的构思31

2.1.3 设计思想与方法论33

2.1.4 复合腔波导互补激光器结构设计举例34

§2.2 分段压缩平面复合腔激光器特性38

2.2.1 工艺简介38

2.2.2 器件特性40

§2.3 大光腔分段压缩平面复合腔激光器48

2.3.1 LOC-SCP器件结构48

2.3.2 LOC-SCP器件特性49

第三章 复合腔波导互补理论51

§3.1 波导互补的基本理论与定性分析51

3.1.1 波导互补理论的基本假定51

3.1.2 波导互补特性的定性分析53

§3.2 分段压缩平面复合腔激光器侧向模式的理论计算分析55

3.2.1 方程的选取56

3.2.2 计算方法59

3.2.3 模式选择性计算结果60

3.2.4 模式稳定性计算结果68

第四章 分段压缩平面复合腔激光器的纵模－温度锁定效应72

§4.1 普通激光器纵模随温度的漂移72

§4.2 分段压缩平面复合腔激光器的纵模－温度锁定效应74

4.2.1 试验结果74

4.2.2 理论分析76

第五章 分段压缩平面复合腔激光器结构参数与阈值电流的关系80

§5.1 有源区厚度与阈值电流密度的关系80

5.1.1 阈值增益条件80

5.1.2 限制因子T82

5.1.3 有源区厚度与阈值电流密度的关系84

§5.2 腔长与阈值电流的关系86

§5.3 条宽、电流扩展效应与阈值电流的关系88

5.3.1 氧化物条形结构的电流扩展效应88

5.3.2 压缩双异质结结构电流扩展效应与电流集中效应的分析与验证97

第一篇 参考文献107

第二篇 阶梯衬底内条形可见光激光器113

第一章 预备知识及工作基础113

§1.1 非平面衬底液相外延113

1.1.1 液相外延简述113

1.1.2 非平面衬底液相外延实验研究118

1.1.3 非平面衬底液相外延生长动力学122

1.1.4 衬底定向偏差角的影响124

1.1.5 非平面衬底的制备128

1.2.1 工艺过程131

§1.2 氧化物条形可见光半导体激光器131

1.2.2 有源区、限制层掺铝量与激射波长的关系132

1.2.3 （AlGa）As可见光激光器基本特性134

1.2.4 激射特性138

第二章 阶梯衬底内条形激光器140

§2.1 阶梯衬底内条形激光器的提出过程140

2.1.1 器件提出的过程140

2.1.2 创新过程的体会145

2.2.1 器件结构148

§2.2 阶梯衬底内条形激光器的结构设计与工艺148

2.2.2 工艺简介152

2.2.3 与当时其他种类可见光激光器制作工艺过程的对比157

§2.3 阶梯和窄台衬底内条形激光器特性159

2.3.1 电学特性159

2.3.2 阈值和光输出特性160

2.3.3 模式特性164

2.3.4 激射光谱167

2.3.5 器件的可靠性和寿命169

3.1.1 波导结构分析174

第三章 阶梯衬底内条形激光器稳态特性的理论分析174

§3.1 阶梯和窄台衬底内条形激光器的无源波导特性分析174

3.1.2 侧向有效折射率的计算175

3.1.3 光场分布的理论分析与实验结果178

§3.2 电流分布模型180

§3.3 稳态特性方程及其数值分析183

3.3.1 方程的选取183

3.3.2 求解稳态特性方程的基本步骤和具体方法185

3.3.3 计算结果与讨论187

4.1.1 大功率激光器简介196

§4.1 阶梯衬底窗口双条形激光器的设计思想196

第四章 阶梯衬底窗口双条形激光器196

4.1.2 窗口条形激光器的工作原理及其几种结构199

4.1.3 阶梯衬底窗口双条形激光器结构设计202

§4.2 阶梯衬底窗口双条形激光器的特性204

4.2.1 光输出功率和阈值特性205

4.2.2 光场分布特性207

4.2.3 CSWTS激光器的光谱特性209

4.2.4 CSWTS激光器的温度特性209

4.3.1 电流分布211

§4.3 阶梯衬底窗口双条形激光器稳态特性理论分析211

4.3.2 计算结果与分析213

第二篇 参考文献218

第三篇 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器223

第一章 预备知识及工作基础223

§1.1 锁相列阵激光器概述223

1.1.1 影响功率提高的因素223

1.1.2 高功率激光器的几种结构形式225

1.2.1 锁相列阵激光器的产生及其概况228

§1.2 锁相列阵激光器228

1.2.2 锁相激光器列阵的结构类型231

§1.3 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器的提出238

1.3.1 非对称补偿条形复合腔半导体激光器列阵238

1.3.2 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器的提出241

第二章 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器244

§2.1 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器的制备244

§2.2 器件特性245

2.2.1 TSIS锁相列阵激光器的伏安特性和阈值特性245

2.2.2 TSIS锁相列阵激光器的光功率－电流特性247

2.2.3 TSIS锁相列阵激光器的模式特性251

第三章 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器模式理论258

§3.1 理论模型258

3.1.1 六单元TSIS锁相列阵激光器的近场分布258

3.1.2 六单元TSIS锁相列阵激光器的远场分布260

3.1.3 纵模间隔261

§3.2 计算结果与分析262

3.2.1 近场分布262

3.2.2 远场分布263

3.2.3 纵模间隔266

第四章 锁相列阵激光器热特性268

§4.1 物理模型及其数学描述269

4.1.1 等效热注入模型269

4.1.2 数学描述270

§4.2 阶梯衬底窗口双条形激光器的温度特性273

§4.3 阶梯衬底内条形锁相列阵激光器的热特性277

4.3.1 理论模型277

4.3.2 数值结果及分析280

4.3.3 金刚石薄膜对改善锁相列阵激光器热特性的实验研究286

第五章 混合集成二维面发射列阵激光器289

§5.1 硅反射面组合式二维面发射激光器列阵289

5.1.1 器件的制备289

5.1.2 器件特性与面发射效率292

§5.2 45°抛物面反射二维面发射激光器列阵294

5.2.1 反射体的改进294

5.2.2 反射体及其器件制备296

5.2.3 器件特性297

§5.3 反射体光反射率的分析与实验301

第三篇 参考文献303

附录307

附录1 载流子在非等厚有源层内的扩散307

附录2 电流分布的一维化结电压模型309

附录3 分析双异质结激光器模式特性的Streifer方程315

附录4 衬底吸收波导和微扰近似321

附录5 散射矩阵325

附录6 耦合模方程327

附录参考文献331