摘要
大功率半导体激光器凭借电光转换效率高、光输出功率大、供电方式简单、波长范围广、低成本、器件体积小且可靠性高等优势，被广泛应用于红外照明、激光打印、激光测距、材料加工、激光器泵浦源等领域。随着激光输出功率的逐渐提高和应用的拓展，其可靠性问题也愈加受到重视。而半导体激光器灾变光学损伤是影响器件最大光输出功率和寿命的主要因素，即出光腔面在极短的时间内发生灾变光学损伤(COD)，引起出光功率下降器件失效，因此研究与监测半导体激光器腔面COD失效就显得尤为重要。 以激射波长为808nm的大功率GaAs基半导体激光器为研究对象，基于在腔面施加探测光反射方法，研发了一种准确有效的半导体激光器腔面COD失效监测技术。结合多种分析技术对瞬态失效和老化失效的激光器样品进行了深入分析，确定了器件的失效机理。主要研究工作内容如下: (1)基于腔面处的光反射方法研发一种操作简单易行的半导体激光器腔面COD失效监测方法与装置。根据被测半导体激光器前腔面形貌改变过程引发的反射率的连续性变化，来监测早期半导体激光器瞬态光学灾变损伤COD的发生过程。 (2)对大功率半导体激光器把条模块的脉冲驱动电流应力下的老化失效机理进行研究。使用热阻测试仪、红外热像仪、微光显微镜(Emission)等技术手段对在老化过程中发生COD的激光器样品进行了失效分析。综合分析实验结果:被测器件在脉冲电流老化过程中，由于热沉与把条二者的热膨胀系数不同(TEC)，大功率半导体激光器把条出光腔面处互连焊料层受热沉的热应力带来的机械应力的影响，温度分布不均匀，出现局部过热现象，不断累计的热量使得激光器模块诸多把条中位于中间的把条出现焊料层空洞，导致在该区域的把条出光腔面处发生电流竞争现象，在小脉冲电流下较早开启，更多的电流流向此区域的把条，造成出光腔面短时间内温度升高且形成正反馈循环，出现COD点，导致功率半导体激光器模块发生失效。
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