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高可靠性无铝有源层808 nm半导体激光器泵浦源

2021-05-21王荣堃徐现刚

人工晶体学报 2021年4期
关键词:生长

刘 鹏,朱 振,陈 康,王荣堃,夏 伟,3,徐现刚,

(1.山东大学,新一代半导体材料研究院,晶体材料国家重点实验室,济南 250100;2.山东华光光电子股份有限公司,济南 250101; 3.济南大学物理科学与技术学院,济南 250022)

0 引 言

半导体激光器具有体积小、质量轻、效率高及易于集成等优点,在工业加工、智能传感、医养健康及固体和光纤激光器泵浦源等方面有着重要应用。其中808 nm半导体激光器是Nd掺杂YAG固体激光器的理想泵浦源,被广泛用于精细加工、雷达测距等领域[1-2]。除了激光器的功率和效率,可靠性是实际应用中最为关注的性能。随着激光器输出功率越来越高,灾变性光学损伤(COD)成为影响半导体激光器可靠性及寿命的关键因素。这和激光器的材料生长和腔面处理有直接关系。由于AlGaAs材料生长工艺比较成熟,目前808 nm激光器大部分使用AlGaInAs/AlGaAs作为有源层。但是含铝材料不稳定,极易氧化形成缺陷并在材料内部延伸造成器件失效。国际上,大功率808 nm激光器一般都在腔面做特殊处理来控制缺陷的产生或延伸,如美国II VI公司的E2工艺[3],德国FBH研究所的H离子清洗工艺[4]。但特殊处理会带来复杂的工艺问题,降低良率,给808 nm激光器的批量化生产增加难度。

本文通过量产型金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备生长了InGaAsP/GaInP结构的808 nm半导体激光器。由于有源区不含活泼性的铝元素,材料生长及腔面处理的工艺窗口较大,激光器的性能更加稳定和可靠。在15 A电流加速老化下,激光器工作4 200 h未出现功率衰减及COD现象,10 W工作寿命推测在40 000 h以上。……

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