随着人类进入信息化时代，以光电子、微电子为基础的通信和网络技术已成为高技术的核心，正在深刻地影响着国民经济、国防建设的各个领域，其中以半导体激光二极管起着举足轻重的作用。下面我们介绍下半导体激光二极管在激光器中的运用!

　　半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件，已半导体材料作为工作物质的激光器，其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。

　　由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。 半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。在结平面区域产生受激发射。光泵式半导体激光器，一般用N型或P型半导体单晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励.高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。在半导体激光器件中，性能较好，应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。

　　制备工艺

　　1.衬底的选择和制备：

　　衬底是用于外延生长的基片。由于外延生长的质量明显地受衬底结晶质量的影响，因此要求衬底应该具备规定的晶向及一定的偏离范围;一定的厚度;适宜的掺杂浓度;表面光亮、平整、无划痕;内部基本无位错或是低位错。这就需要选择一定掺杂浓度的低腐蚀的单晶材料作衬底并对其进行精细抛光。

　　2.外延生长

　　外延生长就是在衬底片上生长多层的二元或多元化合物或合金(固溶体)，以使其形成同质结或异质结。外延生长技术有液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、有机金属化合物化学气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等，它是决定器件性能、成品率和可靠性的关键工艺。

　　3.化学腐蚀

　　化学腐蚀就是根据设计的激光器结构和所用半导体材料来制备所需各种形状的重要工艺环节，选择适当的化学腐蚀液。腐蚀液的选择及腐蚀过程控制对器件的制备水平和可靠性有重要影响。

　　4.扩散

　　扩散技术可以改变半导体材料的电学、光学性质，是半导体器件制造中采用十分普遍的通用工艺，占有重要地位。

　　5.电极制作

　　电极制作又称欧姆接触制备是制造半导体激光器中看来简单但十分重要的工艺。它的好坏不仅影响器件的电光转换效率，而且关系到器件工作的热状态，直接影响到器件的可靠性和寿命。

　　6.解理或划片

　　解理技术是将金属化(欧姆接触制作)后的外延片解理成单个管芯，并获得平行反射腔面(即F-P腔)的一项技术。根据半导体晶体的特点，这些平行的端面容易用半导体晶体的解理面获得。用金刚石刀在具有金属电极的外延片上沿解理面方向切划，即可得到完全平行的腔镜面，最后再金刚石刀或线锯垂直于镜面切割出所设计尺寸的单个芯片。半导体激光器的腔面质量对器件的性能和可靠性都有很大影响。

　　7.装架制管

　　8.老化筛选

　　9.封装耦合

　　10.终测

　　后期工艺

　　1.热沉

　　激光器工作时要发热，为了使其能够维持稳定的输出，必须散热，而热沉就是用于激光器工作时产生热量消散的主要零部件。因此为了达到良好的散热目的，必须对热沉材料进行选择。一方面，热沉材料应是热良导体、不污染且与激光器管芯的物理性质相匹配，主要是热膨胀系数应相同或接近;另一方面，还应具有易于加工和与激光器管芯烧焊容易、可靠等特点。目前使用的热沉材料主要有无氧铜、硅、金刚石、纯银等。其中铜和硅用得较多。

　　2.烧焊

　　烧焊就是将管芯焊接在热沉上。目的是增加散热能力，减少热沉和管芯之间由于热膨胀系数不同而造成的退化。烧焊方法很多，主要应根据焊料性质(如熔点、是否易氧化)及工艺要求而定。包括真空烧焊、惰性气体保护烧焊以及直接烧焊等。不论何种方式都要求作到不能破坏解理面，温度不能过高以及均匀沾润等。焊料主要有纯In、纯Sn、Au-Sn或Au-Ge易熔合金，也有采用Pb-Sn(含Pb40%)合金的。

　　3.键合

　　键合是将Φ50μm左右的金丝或几十μm宽的金箔带用超声焊或热压焊，或两者兼有的方法将电极连接到管芯上，以作电流注入的引线。焊点要牢固，但不能加压太厉害，否则在管芯内会产生微损伤。

　　4.耦合

　　半导体激光器发散角大，直接使用不方便，因此需要将其光束耦合到光纤或经过透镜压缩光斑后使用，这样的工艺过程成为耦合过程。由于光纤很细，光束在垂直和平行方向上又不对称，因此为了保证耦合效率，需要研究耦合问题，包括研究光纤断面的形状、光纤与激光器间的距离、高精度的耦合机械调整装置等等。

　　5.封装

封装的种类很多，但目前国内外主要有蝶型(BTF)、TO、双列直插和同轴型等。结构是有光纤耦合输出和光窗输出两种。某些情况下，管壳内还装有温控、光控以及半导体制冷器(TEC)，有的还装有驱动电路。不论何种封装形式，都是围绕提高器件可靠性这个核心。因此器件的封装应该是全金属化的。即管壳、盖板与管座，光纤与管壳之间应该是全金属化焊接，而不能采用胶接。此外还必须保持良好的气密性。这样器件不受环境影响，从而达到提高激光器可靠性的目的。另外，管壳的散热情况，即其热阻对器件的工作条件和可靠性影响很大。要尽可能降低管壳的热阻，因为热是半导体激光器加速退化的主要因素。

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