半导体激光器Smile效应的矫正

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欢迎访问e展厅 展厅 1 激光器展厅 半导体激光器, 固体激光器, Er:YAG激光器, CO2激光器, 光纤激光器, ... 对于封装后的半导体激光器的检测，除了LIV，光谱，远场分布以及温度特性外，smile效应和外观检查（visual inspection）也是非常重要的问题。 Smile效应是由巴条本身热膨胀系数失配合封装过程中巴条和热沉之间热膨胀系数（CTE）失配导致的热应力造成的。各个发光点不在一条直线上，从而导致LDA（半导体激光阵列）整体发光弯曲，称之为smile效应或者各发射腔近场非线性效应。 Smile效应给阵列半导体激光器光束耦合和光束整形带来了巨大的挑战，它已成为限制半导体激光器阵列增大的最主要的障碍。如果阵列激光器近场线性很差，将使阵列半导体激光器的光纤耦合效率降低。Smile效应增加了快轴准直镜的离轴象差，通常5微米的smile效应能使光束质量下降一倍，因此，严重影响半导体激光器光束传播，聚焦，整形，给体全息光栅稳频技术这种对smile效应比较敏感的应用带来不利影响。 Smile值的定义是弯曲最高点和最低点的差。但是，该值只能定量的反映巴条smile效应的整理效果，而不能将该效应影响具体到单个发光点。实际上，热应力的产生原因有两个：一是由芯片结构决定，每个发光单元的接触电阻不同，引起电流分布不均匀，导致温度分布不均匀；二是要由封装工艺决定，贴片层中出现的空洞导热性很差，易引起温度分布不均。因此，各发光点受热效应影响是不尽相同的。 LBC8000获得的smile效应是以曲线图的方式给出具体单点的形变。这对于旨在减小smile的封装工艺研究是非常重要的。 减小smile效应的方法有两个：一是利用光学系统矫正。例如，利用快轴准直镜与棱镜阵列组合矫正smile。但系统加工较困难，成本高，而且该方法治标不治本，无法从根本上减小smile效应。因此，通常，减小smile应该在封装工艺上入手，从根本上减小巴条与热沉之间的应力。巴条与热沉材料之间产生的应力能够拉伤巴条，在有源区引入错位或缺陷，劣化激光器的光电特性，使器件寿命减少，如果应力进一步加大，甚至会使巴条断裂，造成激光器失效。因此，应从封装工艺入手，从根本上减小热应力，把smile效应控制到最低。例如目前在封装工艺中采用无铟化技术，虽然工艺难度较大，但因其具有储存时间长、耐高温、性能稳定等优点，极大地提高了器件的可靠性，仍然是目前减小smile效应，提高热稳定性的最佳手段。(end)

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