增透膜与全反膜设计PPT资料课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/3/2 Thursday,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,半导体激光端面的减反膜,与反射膜膜系设计与工程考虑,汇报,人：于,志远,半导体激光端面的减反膜与反射膜膜系设计与工程考虑汇报人：于,1,目 录,半导体激光端面的镀膜,条件,半导体激光端面减反膜设计与优化,半导体激光端面全反膜设计与优化,目 录半导体激光端面的镀膜条件,2,一、半导体,激光端面的镀膜条件,计算光学膜，给出膜层材料、膜层数目、厚度、特性,激光材料的折射率为,n0,3.3737,介质,膜材料：,SiO2,、,Ta2O5,、,Al2O3,、,TiO2,中选择,介质膜考虑,复折射率,达到如下要求：,1,、减反射膜,在,1250nm1350nm,整个波段，反射率小于,1%,。设计时候考虑各层膜厚的均匀性为,3%,，即设计为,100nm,的膜可能长出来为,97103nm,之间，考虑这个容差，使得整个膜的减反射都小于,1%,。即透过率达到,99%,。,2,、高反膜,在同样的不均匀性情况下，,1250nm1350nm,的反射率均为,8892%,之间。,一、半导体激光端面的镀膜条件计算光学膜，给出膜层材料、膜层数,3,（,1,）在给定基底材料的前提下，通过较少的层数 ，实现尽可能高的透过率。,（,2,）考虑镀膜材料之间及其与基底材料之间的匹配 ，避免应力的集中，保证膜层与基底之间结合牢固。,二、半导体激光端面减反膜设计与优化,减反膜系设计的基本原则：,（1）在给定基底材料的前提下，通过较少的层数 ，实现尽可能高,4,膜系材料的选择,1.,低折射率材料主要有,SiO2,、,MgF2,等，其中,SiO2,具有很高的机械性能 ，,它也具有好的重复性及简单的制备工艺。,因而选用,SiO2,为低折射率材料 。,2.,高折射率材料主要有,TiO2,、,ZrO2,、,Ti2O5,等，其中,TiO2,的牢固性好，因而选用,TiO2,为高折射率材料。,为了获得性质稳定、高致密性且高激光损伤,阈值,的光学薄膜，需要考虑膜料的一些性质，包括膜,料的,纯度、光学机械特性、化学特性等，从而选择出,合适,的膜料以及匹配的蒸发,技术。,膜系材料的选择1.低折射率材料主要有SiO2、MgF2等，其,5,背景设置,背景设置,6,增透膜与全反膜设计PPT资料课件,7,设计膜系为：,S |1 H 1,L,1 H 1 L|,A,其中,H,代表高折射率材料,ZrO2,的,1/4,中心,波长的光学厚度, L,代表低折射率材料,SiO2,的,1/4,中心,波长的光学厚度。,设计膜系为：S |1 H 1 L 1 H 1 L| A,8,理论反射率曲线图,镀膜前,镀膜后,理论反射率曲线图镀膜前镀膜后,9,减,反射设计优化,目标,减反射设计优化目标,10,减,反,膜膜层设计优化方案,优化后设计,膜系为：,S,|0.6633,H,1.5991 L 1.6052 H 0.9170 L,|,A,减反膜膜层设计优化方案优化后设计膜系为：S |0.6633,11,减反膜设计优化后测试结果,减反膜设计优化后测试结果,12,增透膜与全反膜设计PPT资料课件,13,镀膜工艺,1),基底表面清洁。,2),基底温度控制：要减少镀膜时间,考虑在未将基底正式件放入真空室之前先对膜料进行预融。,3),均匀性控制：主要有离子源、光纤在真空室内摆放的位置及膜料的蒸发角度。,4),工艺参数：控制温度、真空度、氧分压等。,镀膜中应注意要点,镀膜工艺1)基底表面清洁。2)基底温度控制：要减少镀膜时间,14,大功率半导体激光器高反射腔面膜通常采,Ta2O5/SiO2,、,Si/Al2O3,、,HfO2/SiO2,等膜系。本实验采用,Ta2O5/SiO2,膜系做器件的高反膜。,选择这些材料的原因如下：,SiO2,折射率约为,1.5,，在工作波长上消光系数足够小，呈均匀的微粒生长，膜层结构为无定型态，具有较高的激光损伤阈值，被认 为 是 一 种 比 较 理 想 的 低 折 射 率 材 料。,Ta2O5,的折射率在,2.0-2.2,，,膜层致密度极高，填充密度趋于,1,，激光破坏阈值略高于,TiO2,，同时该膜系对,GaAs,材料的粘附性很好。,同时其工艺相对简单 重复性好 并且能达到,我们对透射率的要求,三,、半导体,激光端面全反膜设计与优化,大功率半导体激光器高反射腔面膜通常采Ta2O5/SiO2、S,15,膜层设计方案,5,对膜,系方案,6,对膜,系方案,膜层设计方案5对膜6对膜,16,理论反射率结果,5,对膜系方案反射率结果,6,对膜系方案反射率结果,理论反射率结果5对膜系方案反射率结果6对膜系方案反射率结果,17,全反射设计优化,目标,全反射设计优化目标,18,全反射膜层设计优化,方案,5,对膜系方案,6,对膜系方案,全反射膜层设计优化方案5对膜系方案6对膜系方案,19,全反射膜层设计模拟结果,5,对膜系方案,6,对膜系方案,全反射膜层设计模拟结果5对膜系方案6对膜系方案,20,5,对膜系方案,6,对膜系方案,5对膜系方案6对膜系方案,21,总,结,针对,1300nm,半导体激光，以端面高反射介质膜层和减反膜层为目标，结合基本的材料折射率参数,10%In,的,InGaAsP n,0,3.3737,；膜层折射率参数,SiO,2,n,L, 1.46,；,TiO,2,n,H,2.76,；空气,n,s, 1.003,。,设计减反膜（双层膜）：,激光,SiO,2,TiO,2,InP,327.67nm TiO,2,+ 560.23nm SiO,2,设计高反膜（,6,对膜）：,激光,其中,1155.65nm,Ta,2,O,5,1465.31nm,S,iO,2,1300nm,反射率达到,90%,总结针对1300nm半导体激光，以端面高反射介质膜层和减反膜,22,23,谢谢！,23谢谢！,