【正文】 截止 1997 年底 , 全世界的LD 銷量已超過(guò) 211 億 支 , 產(chǎn)值超過(guò) 20 億美元 , 占世界整個(gè)激光 市場(chǎng) 的 2/ 3 強(qiáng)。4結(jié)束語(yǔ)半導(dǎo)體激光器在紅光和 115 μm 波段范 圍以內(nèi)的技術(shù)已十分成熟 , 大量的商品器件 將涉足更廣泛的兩用領(lǐng)域 , 保持持續(xù)高速的 市場(chǎng)增長(zhǎng)。通過(guò)優(yōu)化結(jié) 構(gòu)、改進(jìn)封裝降低熱阻在 3195 μm、92 K 取得了 2 W 峰值功率和 240 mW平均功率。對(duì)于 Ⅰ型和 Ⅱ型結(jié)構(gòu) , 在 GaSb 或 InAs 襯 底上生長(zhǎng)含 Sb 合金 , 因?yàn)樗鼈兊慕麕芗?jí) 適合用于中紅外激射 , 而內(nèi)子帶激光器的激 射波長(zhǎng)由能帶偏移和量子阱厚度決定 , 材料 除上述三種技術(shù)外 , 利用現(xiàn)在十分成熟 的近紅外 LD 作泵浦源 , 不失為獲得中紅外 大功率的有效途徑。這種結(jié)構(gòu)的 LD 在 218 和 413 μm 波長(zhǎng)之間脈沖工作達(dá) 160 K , 最好 性能是 312 μm 獲 255 K 的最大脈沖工作溫 度。通 過(guò)調(diào)節(jié)不同材料組分和 QW 厚度 , 在 5 ～ 8 μm 工作的級(jí)聯(lián)激光器已實(shí)現(xiàn)高達(dá) 320 K 脈 沖工作和 140 K CW 工作 , 脈沖功率在 300 K 達(dá)到 200 mW/ 面。Ⅱ 型結(jié)構(gòu)的激射作用是 1986 年由前蘇 聯(lián) 科 學(xué) 家 首 次 報(bào) 道 的 , 90 年 代 引 入 Ga InSb/ InAs 超晶格。因 Ga InAsSb 和 Al GaAsSb 能夠形成 I 型能帶對(duì)準(zhǔn) , 以有效地限制載流 子并 提 供 良 好 的 光 波 導(dǎo) 2 μm 波 長(zhǎng) , 由 Ga InAsSb 有源層和 Al GaAsSb 限制層構(gòu)成 的 LD 自 80 年代以來(lái)獲得廣泛開(kāi)發(fā) , 在 2 μ m CW 工作高達(dá) 400 K , 在 217 μm CW 工 作到 234 K , 在 315 μm 到 175 K , 在 319 μ m 到 128 K。近幾年來(lái) , 中紅外 LD 在工作溫度和輸 出功率提高方面取得了明顯進(jìn)展 , 主要采用 一般量子阱和新開(kāi)發(fā)的量子阱結(jié)構(gòu)。目前量子線和量子點(diǎn)激光器仍處于基礎(chǔ) 研究階段 , 還有許多技術(shù)問(wèn)題 , 但它必將成 為下世紀(jì)新一代高性能 LD。它比人工法形成的低維化 結(jié)構(gòu)顯示出更優(yōu)良的晶格質(zhì)量與界面結(jié)構(gòu) , 而且尺寸在 20 ～ 100 nm 范圍可控制 , 是目 前最有前途的量子點(diǎn)形成技術(shù)。它是1993年,日本N TT公司的第 12 卷第 4 期 光電子技術(shù)與信息 1999 年 8 月 天明二郎等人用 MOV PE 在 GaAs 襯底上生 長(zhǎng) In GaAs/ Al GaAs 量子阱過(guò)程中 , 偶然發(fā) 現(xiàn)的納米尺寸自組織現(xiàn)象。貝爾通信研究所(Bellcore最早采用,獲80nm量子線和013mA閾值電流,東工大、韓國(guó)大學(xué)、中科院等均用這種技術(shù)獲得60~80nm寬量子線。后者有橫向生長(zhǎng)、傾斜襯底臺(tái)階氣相生長(zhǎng)、激光輔助原子束外延(AL E生長(zhǎng)等。目前的試制技術(shù)大致分成兩類:微細(xì)加工與晶體生長(zhǎng)法。為了實(shí)現(xiàn)室溫下量子線或量子點(diǎn)LD CW工作,線尺寸必須減少到20nm以下,而且尺寸誤差必須十分小。量子線和量子點(diǎn)激光器80年代完成理論研究,90年代進(jìn)入廣泛工藝實(shí)施階段。量子限制效應(yīng)還使LD的調(diào)制帶寬和光譜線寬等動(dòng)態(tài)特性大幅度改善。據(jù)理論預(yù)測(cè),量子點(diǎn)LD的閾值電流可低于1μA。隨著自由度趨向于0,電子的態(tài)密度分布形狀將越尖銳。與此相比,在量子線和量子點(diǎn)中,電子的自由度分別變成1和0。314量子線和量子點(diǎn)激光器量子線激光器和量子點(diǎn)激光器的概念是1982年由東京大學(xué)尖端技術(shù)研究中心的荒川泰彥等人提出來(lái)的[9]。兩種材料均存在晶體生長(zhǎng)中缺陷引起可靠性問(wèn)題,哪種材料的LD最先進(jìn)入商品市場(chǎng)目前還難說(shuō)。同時(shí)用于藍(lán)2綠LD的材料還有G aN,日亞的In G aN LD也已實(shí)現(xiàn)了室溫下CW工作。1993年[7,8],日本索尼公司523nm ZnSe藍(lán)2綠LD室溫下CW工作。1991年,美國(guó)3M公司的Cheng等人解決了ZnSe材料的p型和n型摻雜技術(shù),以量子阱結(jié)構(gòu)首次報(bào)道490nm藍(lán)光激射,使多年徘徊不前的ⅡⅤ族材料研究向?qū)嵱没骷~出了歷史性一步。在顯示方面,綠色是基色之一,所以藍(lán)2綠光已成為全色顯示的關(guān)鍵。313短波長(zhǎng)LD 對(duì)于光信息存儲(chǔ)而言,波長(zhǎng)越短越有利于聚焦成小光斑,從而增加信息存儲(chǔ)密度和容量。SDL積極開(kāi)發(fā)45176。麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室利用諧振腔朝上彎曲的曲形腔面發(fā)射結(jié)構(gòu)獲40W CW輸出。角內(nèi)腔微反射鏡。這種結(jié)構(gòu)從技術(shù)上講本身就具備一次性形成單片式超大功率LD的潛力,其次是便于以后集合成超大功率LD組件。用44個(gè)100W的L SA構(gòu)成44mani2 fold獲得了70400W峰值總功率。其基本結(jié)構(gòu)是先把若干1cm陣列條橫向拼裝成為光子組合塊(L SA,然后將許多“L SA”縱向堆積成堆(stack,隨即把幾個(gè)“stack”集合成集合塊(manifold,最后把許多“manifold”組合成大陣列。在800nm 波段,光泵浦源又是重點(diǎn)[6]。德國(guó)固體物理應(yīng)用所等研制的In G aAs2G aAs MQW LD以20Gb/s實(shí)現(xiàn)無(wú)制冷130℃高溫工作。如西門(mén)子報(bào)道的0198μm壓應(yīng)變ln G aAs/G aAs4阱LD,本征帶寬達(dá)到63 GHz,3dB帶寬達(dá)到30GHz。對(duì)于大的f r,可通過(guò)應(yīng)變層量子阱來(lái)提高d G/ d N,減小有源層體積V act,并增加量子阱層數(shù)減少αm等來(lái)實(shí)現(xiàn)。近幾年來(lái),更普遍地將應(yīng)變層量子阱技術(shù)用于高速寬帶LD[5]。90年代以來(lái),又將量子阱引入到有源區(qū)中[4]。這種結(jié)構(gòu)因諧振腔小,輸出功率受限制。美國(guó)GTE用L PE和V PE兩次外延生長(zhǎng)的113μm ln G aAsP LD,本征諧振頻率超過(guò)22GHz,3dB帶寬24GHz。高速寬帶LD從80年代中期長(zhǎng)波長(zhǎng)光源商品化后便大量開(kāi)發(fā),主要通過(guò)改進(jìn)管芯制作和封裝技術(shù)。311高速寬帶LD 高速寬帶LD主要是113μm和1155μm波長(zhǎng)LD,用于高速數(shù)字光纖通信和微波模擬光信息傳輸、分配與處理。在系統(tǒng)的局間段、中央交換局之間光纖線路用622Mb/s或215 Gb/s LD,在中央局和用戶之間主要用113μm F2P LD,傳輸速率為155Mb/s左右。這些LD的生產(chǎn)廠家主要分布在日本、北美、歐洲,廠商包括日本的富士通、日立、N EC,北美的朗訊技術(shù)和北方電信光電子公司,歐洲的阿爾卡特爾、愛(ài)立信和一批小供貨商。長(zhǎng)波長(zhǎng)LD由于價(jià)格遠(yuǎn)高于短波長(zhǎng)LD,其產(chǎn)值在整個(gè)LD市場(chǎng)超過(guò)50%。同時(shí)量子阱結(jié)構(gòu)與DFB結(jié)合起來(lái),開(kāi)發(fā)出215Gb/s的產(chǎn)品,工藝技術(shù)以MOCVD為主。1986年DFB結(jié)構(gòu)113μm LD上市,F2P結(jié)構(gòu)器件價(jià)格下跌,從上千美元降到數(shù)百美元。經(jīng)三個(gè)技術(shù)階段的發(fā)展,113~1155μm波長(zhǎng)LD生產(chǎn)技術(shù)已成熟。由于113μm 光纖系統(tǒng)在中短距離和中容量的巨大市場(chǎng),該器件市場(chǎng)潛力很大。目前這兩種放大器用泵浦源都很成熟,在無(wú)中繼長(zhǎng)途大容量數(shù)字光通信和孤子波傳輸系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。其中1480nm In G aAsP/InP長(zhǎng)波長(zhǎng)大功率LD最早實(shí)用化,用于1550nm波長(zhǎng)光放大,80年代中后期用F2P結(jié)構(gòu),90年代開(kāi)始以量子阱為主,已形成30mW、50 mW、70mW和100mW系列產(chǎn)品,研制水平可達(dá)到500mW以上單模。所以說(shuō),800nm波長(zhǎng)大功率LD是整個(gè)半導(dǎo)體激光市場(chǎng)上最耀眼的明星,是量子阱LD最早實(shí)用化的波長(zhǎng)區(qū)。雷達(dá)主要是820~850nm波長(zhǎng)LD及陣列,激光測(cè)距和武器引爆用800~900nm大功率脈沖激光器,武器模擬用904nm激光器,大氣通信也采用820nm左右的窄光束大功率LD。隨著近幾年來(lái)輸出功率不斷提高,它在兩用市場(chǎng)中越來(lái)越活躍。軍用市場(chǎng)的產(chǎn)量少于民品,但產(chǎn)值較高,因軍用器件功率和可靠性等要求高于民品。785nm LD泵浦的Ho:YA G紅外激光器還作為干擾機(jī)源干擾紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈,波長(zhǎng)為2μm,室溫輸出40W平均功率。1990年麥道公司已開(kāi)始在F/A218戰(zhàn)斗機(jī)上試驗(yàn)LD泵浦固體激光測(cè)距儀,1991年春投入批量生產(chǎn)。LD功率低和光束質(zhì)量差又是固體激光器的優(yōu)勢(shì),所以用LD泵浦固體激光材料,可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、揚(yáng)長(zhǎng)避短,全面改進(jìn)固體激光器性能,尤其是電2光效率、體積和壽命,對(duì)軍事部門(mén)非常有吸引力。808nm LD 泵浦的固體激光器已用于材料加工、光通信、光存儲(chǔ)、圖像記錄等民用領(lǐng)域,以及制導(dǎo)、測(cè)距、照明、大氣傳輸?shù)溶娪妙I(lǐng)域。它們通過(guò)改進(jìn)外延工藝和熱監(jiān)控技術(shù),使1 cm陣列條形LD功率增加一倍,在915nm 峰值波長(zhǎng)上單片CW功率達(dá)40W,光纖耦合功率30W,脈沖功率155W(水冷條件下。SDL能提供10W~30W CW產(chǎn)品系列,以及數(shù)千瓦的脈沖系列堆積組件。世界上800nm左右大功率LD研制生產(chǎn)水平最高的是美國(guó)的SDL和Optical Power公司。商品市場(chǎng)上的堆積組件脈沖功率高達(dá)5kW。對(duì)于要求峰值功率的應(yīng)用,這些陣列條可工作在脈沖模式(QCW,提供100~300W QCW功率。根據(jù)現(xiàn)有工藝條件,此功率級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為1 cm寬陣列條。幾瓦以上功率的器件有兩種:500μm 寬的單條形多模器件和多條形多模陣列。尤其是80年代初,超薄層工藝技術(shù)突破,量子阱結(jié)構(gòu)使LD的單管輸出功率突破1W(CW的瓶頸。功率提高也是LD實(shí)用化的突破口。這些足以說(shuō)明應(yīng)變層量子阱技術(shù)在600 nm波段LD生產(chǎn)中應(yīng)用完全成熟。這些器件均是在G aAs襯底上通過(guò)應(yīng)變層量子阱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),功率3~5mW, I th15mA左右。從1996年底開(kāi)始,三洋每月生產(chǎn)20萬(wàn)支DVD用LD,預(yù)計(jì)1997年每月提高產(chǎn)量到50萬(wàn)支。1995年12月,索尼、菲力浦、Time Warner、東芝與松下、日立、三菱、勝利、先峰,以及后來(lái)參加的Thomson2CSF就通用型DVD的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)達(dá)成最后協(xié)議,這不僅掀起一場(chǎng)音像市場(chǎng)的革命,更為紅光LD的生產(chǎn)開(kāi)辟了巨大的潛在市場(chǎng)。到1996年止,全世界用于上述領(lǐng)域的紅光LD已接近年用量500萬(wàn)支。1985年,日本N EC實(shí)現(xiàn)室溫連續(xù)工作,1988年?yáng)|芝最先推出670nm產(chǎn)品。670nm以下的Al G a InP紅光LD是90年代以來(lái)發(fā)展最快的半導(dǎo)體光源之一。該器件的四大生產(chǎn)廠家全集中在日本:松下、索尼、羅本和夏普。主要用于音響CD放機(jī)、CD2ROM 41 計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)、CD2ROM電視游戲機(jī)、迷你放機(jī)(只讀和激光盤(pán)放機(jī)等。780nm器件是最早的實(shí)用化LD,輸出功率3mW,用普通的F2P結(jié)構(gòu),80年代中期用MOCVD實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn),當(dāng)時(shí)近10家日、美公司生產(chǎn)這種器件。在InP襯底上制作的長(zhǎng)波長(zhǎng)LD,波長(zhǎng)范圍在950~1550nm,以光纖通信應(yīng)用為主,其中980nm和1480nm大功率LD用作光纖放大器的泵浦光源[1,2]。技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀按照波長(zhǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域,LD可大致分為長(zhǎng)波長(zhǎng)和短波長(zhǎng)。LD的閾值電流、響應(yīng)頻率、輸出功率、工作溫度等主要性能參數(shù)大幅度改進(jìn),新型器件層出不窮。由于LD 的開(kāi)發(fā)始終與迅速增長(zhǎng)的用戶終端和消費(fèi)市場(chǎng),尤其是與計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)和軍事應(yīng)用市場(chǎng)緊密結(jié)合,其技術(shù)和市場(chǎng)一直呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。LD最早大批量應(yīng)用起始于90年代初的音響CD演放器。量子點(diǎn)激光器作為新一代高性能器件,正在大力開(kāi)發(fā)當(dāng)中。第四篇：半導(dǎo)體激光器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)(精)材料與器件半導(dǎo)體激光器發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 何興仁(重慶光電技術(shù)研究所 重慶 400060 摘要半導(dǎo)體激光器占有整個(gè)激光器市場(chǎng)的最大份額,并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。我會(huì)用我的努力來(lái)實(shí)現(xiàn)我的理想。干工程，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)都同樣重要。注重平時(shí)安排的實(shí)習(xí)和試驗(yàn)。養(yǎng)成課堂學(xué)習(xí)與日常生活中所見(jiàn)到的工程知識(shí)相結(jié)合，這樣更容易加深你對(duì)理論知識(shí)的理解。這三門(mén)課是本專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是重點(diǎn)。在第15章《土木工程師設(shè)計(jì)方法》中，通過(guò)學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到了土木工程師在搞設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的在荷載，應(yīng)力和應(yīng)變，彈性，以及如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)安全的建筑等方面的相關(guān)知識(shí)。在第14章《數(shù)字化技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用》的學(xué)習(xí)中，了解到了現(xiàn)代土木工程具有信息化和智能化的特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，初步了解了土木工程管理的一些方法，了解了與工程監(jiān)理相關(guān)的程序與法律法規(guī)，對(duì)土木工程有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。三、對(duì)土木工程施工管理的認(rèn)識(shí)在第11章《土木工程施工》、第12章《建筑項(xiàng)目管理》中，使我了解到了關(guān)于工程監(jiān)理等方面的相關(guān)知識(shí)。在第10章《給排水工程》中，介紹了關(guān)于工民建給排水方面的一些基礎(chǔ)知識(shí)。在第9章《水利水電工程》中，介紹了有關(guān)農(nóng)田水利工程，水電工程，防洪工程以及發(fā)展前景等相關(guān)知識(shí)。在第8章《地下工程》中，介紹了有關(guān)地下工業(yè)建筑，倉(cāng)庫(kù)建筑，民用建筑，人防工程，以及怎樣開(kāi)發(fā)和利用地下空間的一些知識(shí)。在對(duì)本章的學(xué)習(xí)過(guò)程中，了解到了我國(guó)主要港口的一些情況，以及關(guān)于港口方面的一些土木工程的知識(shí)。在本章的學(xué)習(xí)過(guò)程中，看到大部分精美的圖片，給我?guī)?lái)了美的享受！在對(duì)橋梁工程的未來(lái)展望部分，了解到了橋梁工程將會(huì)向著“大土木”的方向發(fā)展。通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，了解到了5大運(yùn)輸方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及目前我國(guó)在交通土建方面的現(xiàn)狀。也正是因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，了解到了新時(shí)期下對(duì)我們土木工程從業(yè)者的新要求，即要具備5個(gè)“觀”（生態(tài)觀，經(jīng)濟(jì)觀，科技觀，社會(huì)觀和文化觀。第4章是“大土木”的總起，書(shū)本通過(guò)豐富的圖片和大量的事例引證，介紹了關(guān)于一些建筑工程的基本知識(shí)，通過(guò)對(duì)第4章中的基本構(gòu)件，單層與多層建筑，高層與超高層建筑，特種結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，使我對(duì)“大土木”有了一定的了解，也引起了我對(duì)學(xué)習(xí)土木工程的樂(lè)趣。為此，我將會(huì)在大二，大三年級(jí)的時(shí)候努力學(xué)好工程地質(zhì)，基礎(chǔ)工程，地基處理等基本知識(shí)，爭(zhēng)做一名合格的土木工程行業(yè)的從業(yè)者。在第3章《基礎(chǔ)工程》中，介紹了關(guān)于土木工程中關(guān)于土力學(xué)方面的一些入門(mén)的基礎(chǔ)知識(shí)，如巖土工程勘察，淺基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)，不均勻沉降，地基處理等?！锻聊竟こ谈耪摗氛n程學(xué)習(xí)總結(jié)一、對(duì)土木工程材料和基礎(chǔ)工程的認(rèn)識(shí)在第2章《土木工程材料》中，介紹了各種土木工程材料，介紹了從古到今土木工程材料在建筑中的變遷，并詳細(xì)介紹了各種土木工程材料的性能，功能，使用年限和經(jīng)濟(jì)成本，介紹了土建材料對(duì)人類生活空間的安全性和舒適性可能造成的影響。4.《土木工程概論[M]》，段樹(shù)金，中國(guó)鐵道出版社2.《淺析土木工程施工管理的問(wèn)題及對(duì)策》，史勇劍，《建工論壇》2011年第24期。使得建筑物能