《InP基2微米波段半导体激光器》

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由于覆盖水、二氧化碳、氮氧化合物、一氧化碳等多种物质的吸收窗口,工作于2微米波段的半导体激光器成为可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS:Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术的核心部件而在痕量水探测、温室气体及工业尾气排放监控等领域具有重要应用价值。同时,2微米波段激光能被生物组织液强烈的吸收,其在机体组织中的传播厚度低至100微米量级,非常适合于无创伤医学手术的应用。半导体激光器由于其具有波长选择自由度高、调谐范围大、单色性好、能脉冲工作等众多优势而作为2微米波段大功率固体激光器的核心种子源使用。此外,2微米激光在塑料焊接,打标、高精度风速计制造、中红外固体激光器泵浦、自由空间通信等领域同样具有巨大的应用价值。2微米波段激光器有源区材料主要采用GaSb基量子阱和InP基量子阱结构。GaSb基量子阱材料因其生长结构复杂,含Sb的四元甚至五元系化合物生长及界面难以控制,特别是采用适合大规模生产应用的金属有机化学气相沉积法(MOCVD)更难实现高质量多元锑化物的生长。相比较,InP基In(Ga)As量子阱在材料制备及器件工艺制作方面具有诸多优势。除了具有高质量,低成本的衬底材料,InP基激光器因其兼容传统通讯用激光器的成熟工艺,且易与其它器件实现集成等优势而具有更好的工业应用前景。课题组拥有采用MOCVD制备大晶格失配In(Ga)As/InP量子阱外延芯片、半导体激光器工艺制作以及器件测试封装的全套技术。课题组制备的激光器外延芯片波长可精确调控,其面内波长不均匀性低至±3nm,相应的激光器件性能指达到国际先进水平。申请4项专利授权1项市场对2微米激光器的应用需求主要集中在以下几个方面:CO<,2>、CO、H<,2>O及N2O等痕量气体探测;2微米波段大功率固体激光器种子源;2.1微米掺钬光纤激光器泵浦源。由于该波段半导体激光器主要由少数几家国外公司垄断,激光器单价较高,平均介于RMB2-3万元/只。经前期多方走访调研,用于气体探测的2微米半导体激光器年需求接近3000只,并成快速上涨的态势。特别是,近年来随着光纤激光器技术的不断成熟,2微米波段的大功率光纤激光器将迎来较大的增长,这将极大的带动半导体激光器的需求上涨。技术开发、技术转让、技术服务。产业化需要芯片外延MOCVD及测试设备、半导体激光器制备工艺线及激光器封装线。

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