本發(fā)明涉及一種改善砷化鎵基半導(dǎo)體激光器腔面穩(wěn)定性的方法，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
砷化鎵基半導(dǎo)體激光器作為目前高功率半導(dǎo)體激光器的主要選擇類型，具有材料外延質(zhì)量好、芯片工藝成熟、工作波長靈活的優(yōu)點(diǎn)。隨著激光器材料與工藝技術(shù)的發(fā)展，砷化鎵基半導(dǎo)體激光器的單條形輸出功率已經(jīng)達(dá)到20w以上，其腔面功率密度達(dá)到20mw/平方厘米以上。由于腔面污染、腔面晶格缺陷造成的激光器腔面光吸收在高功率密度工作條件下極易造成腔面燒毀，成為限制砷化鎵基半導(dǎo)體激光器輸出功率提高的重要因素。為了有效改善砷化鎵基半導(dǎo)體激光器腔面的高功率工作穩(wěn)定性，包括采用二次外延寬帶隙材料、量子阱混雜工藝、真空腔面解理抑制激光器腔面光吸收都獲得了明顯的改善效果，但均存在工藝復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，并可能引入新的波導(dǎo)損耗，使激光器的輸出功率、效率下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，首先通過氬氣、氫氣、氧氣、氮?dú)饣蚱浠旌蠚怏w的等離子體進(jìn)行表面處理，去除空氣中自然解理激光器腔面上存在的有機(jī)物、碳化物污染，然后通過含有六氟化硫的等離子氣氛表面處理減少砷化鎵基半導(dǎo)體激光器腔面的非輻射復(fù)合缺陷，結(jié)合真空鍍膜或化學(xué)氣相沉積工藝覆蓋一層硅或金屬氧化物、金屬氮化物保護(hù)膜，然后進(jìn)行激光器腔面的高反膜或減反膜鍍制，形成高功率工作條件下對工作環(huán)境氣氛穩(wěn)定的激光器腔面。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于，在砷化鎵基半導(dǎo)體激光器腔面抑制了由于非輻射復(fù)合缺陷及有機(jī)污染造成的腔面光吸收損耗，同時(shí)所覆蓋的保護(hù)膜抑制了環(huán)境氣氛對等離子氣氛表面處理后的激光器腔面的污染或破壞，從而使得砷化鎵基半導(dǎo)體激光器在高功率工作條件下具有好的腔面工作穩(wěn)定性，具有工藝簡單、應(yīng)用效果好的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
首先，將空氣環(huán)境中解理的砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片放入常規(guī)的無油真空系統(tǒng)中的樣品臺上，抽真空，然后通入氬氣、氫氣、氧氣、氮?dú)饣蚱浠旌蠚怏w進(jìn)行等離子體表面處理，去除自然解理激光器腔面上存在的有機(jī)物、碳化物污染。
然后，通入含有六氟化硫氣體或六氟化硫與氫氣、氬氣、氮?dú)獾幕旌蠚怏w，并對樣品臺施加直流、交流或高頻電場，在裸露腔面的砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片附近形成等離子氣氛，實(shí)現(xiàn)對砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片腔面的含六氟化硫等離子氣氛表面處理。
最后，通過真空鍍膜或化學(xué)氣相沉積工藝在激光器腔面覆蓋一層硅或金屬氧化物、金屬氮化物保護(hù)膜，然后進(jìn)行激光器腔面的高反膜或減反膜鍍制。
下面結(jié)合實(shí)例說明本發(fā)明。
首先，將空氣環(huán)境中解理的976nm波長砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片放入由渦旋干泵和分子泵組成的無油真空系統(tǒng)中的樣品臺上，抽真空至2′10e-4pa以上，然后通入氮?dú)膺M(jìn)行等離子體表面處理2min，去除自然解理激光器腔面上存在的有機(jī)物、碳化物污染。
然后，通入含有六氟化硫氣體與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，其中六氟化硫氣體占比50%，在2pa條件下對樣品臺施加13.56mhz的射頻電場，射頻功率為20w，在裸露腔面的808nm波長砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片附近形成等離子氣氛，實(shí)現(xiàn)對808nm波長砷化鎵基半導(dǎo)體激光器芯片腔面的含六氟化硫等離子氣氛表面處理。
最后，通過電子束真空鍍膜工藝在激光器腔面覆蓋一層20nm厚的al2o3保護(hù)膜，然后進(jìn)行激光器腔面的高反膜或減反膜鍍制，后腔面的高反膜反射率控制在90%以上，前腔面的減反膜控制在5%。通過激光器芯片的輸出功率測量，表明激光器的腔面功率密度可達(dá)到30mw/平方厘米以上。