高功率半導體雷射陣列

Abstract

由於半導體雷射的應用領域日趨廣大，例如：雷射唱盤、雷射印表機、雷射條碼器、 光纖通訊等等，均為在日常生活中應用的實例。由於其體積小，因此，所有雷射中最 易商品化的就是半導體雷射。 另外，為了提高雷射印表機的解析度、列印的速度，以及減少長途光纖通訊所需要的 中繼放大器數目，以求降低舖設的成本，這些都需要較高功率的半導體雷射。因此， 高功率半導體雷射正在不斷地發展中，成為下一代商品化的目標，而其高附加價值更 是其發展的原動力。 在本論文中，基本上，我們已經成功地使用液相磊晶技術，研製出砷化鎵鋁╱砷化鎵 高功率半導體雷射陣列。這些半導體雷射陣列包含了不同數目的條狀陣列。而它們又 分成三類不同的結構。 第一類是脊狀結構。這類的脊狀結構元件共振腔長４００微米，在室溫下所測得的最 高光輸出功率可以達到１瓦以上。然而，這類結構並不能有效地防止條狀雷射單元間 的漏電流。因此，我們又再研製出第二、第三類結構，以求有效地防止漏電流。 第二類是以上述結構為基礎，再以質子植入法來達到阻隔非必要的電流通過。這類元 件的共振腔長３００微米，在室溫下測得的最高功率是１．３６瓦。另外，尚有一個 含有一又二分之一個陣列的Y-耦合型陣列，其共振腔長２４０微米，在室溫下測得的 最高光輸出功率為１．７８瓦以上。 第三類，也是最後一類結構，是以第一類結構為基礎，而在條狀單元之外，以低溫電 漿加強式化學氣相沈積法，覆蓋氮化矽，來達到防止漏電流的目的。這類元件的共振 腔長３００微米，在室溫操作下，５０個元件的平均最高功率，高達０．９瓦以上， 而且有２６％的元件超過１瓦。 所有的元件，都是在不具備良好的散熱情況下測試其特性。其所發出的雷射光均具有 多縱向模的特性。而第二、第三類半導體雷射陣列元件的平均外在量子效率高達５０ ％以上。