半导体激光器制造封装
半导体激光器 制造 封装
TO封装技术
❖ TO封装，即Transistor Outline 或者Throughhole封装技术，原来是晶体管器件常用的封装形式， 在工业技术上比较成熟。TO封装的寄生参数小、工艺 简单、成本低，使用灵活方便，因此这种结构广泛用 于 2.5Gb/s以下LED、LD、光接收器件和组件的封装。 TO管壳内部空间很小，而且只有四根引线，不可能安 装半导体致冷器。由于在封装成本上的极大优势，封 装技术的不断提高，TO封装激光器的速率已经可以达 到 10Gb/s。
半导体LD的特点及与LED区别
特点：效率高、体积小、重量轻、 可 靠 ， 结构简 单 ； 其缺点是输出功率较小。目前半导体激光器 可选择的波长主要局限在红光和红外区域。
LD 和LED的主要区别 LD发射的是受激辐射光。 LED发射的是自发辐射光。 LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结
(DH)芯片，把有源层夹在P型和N型限制层中间， 不同的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。
2二次外延生长
生长：
1.低折射率层 2.腐蚀停止层 3.包层 4.帽层：接触层
DFB-LD
3一次光刻
❖ 一次光刻出双 沟图形
DFB-LD
4脊波导腐蚀
选择性腐蚀到四元 停止层
DFB-LD
5套刻
PECVD生长SiO2 自对准光刻 SiO2腐蚀
DFB-LD
6三次光刻：电极图形
DFB-LD
7欧姆接触
半导体激光器的制作工艺、 封装技术和可靠性
目录
1.半导体材料选择 2.制作工艺概述 3.DFB和VCSEL激光器芯片制造 4.耦合封装技术
1.半导体激光器材料选择
❖ 半导体激光器材料主要选 取Ⅲ-Ⅴ族化合物（二元、 三元或四元），大多为直 接带隙材料，发光器件的 覆盖波长范围从0.4μm到 10μm。
用于大功率半导体激光器封装的Au-Sn合金焊料的制备和特性研究
收稿 日期 ：２ ０ ０ ７— ０ ６— １ ２ 基金项 目：国家 自 然科学基金资助项 目 （ ０ ７０ ６ ０ ７ ０ ０ ６４ ４ ２ ，６ ７ １，主要从事半导体激光器件研究 ，Ｅｍ ｉ ｗ ｂ２ ６． ｍ。 １８ ・ ａ ：ｄ ｈ ５＠１３ ｏ ｌ ｔ
焊 接材料 。
光电子器件和微电子器件焊接 到陶瓷载体上 。当
前 ，大多数 Ａ —ｎ ｕＳ 共熔合金要么是作为预处理而沉 积，要么是用溅射或蒸发等真空沉积技术而沉积。 使用焊 料的预 处理是 相 对便 宜 且易于 实现 的 ，但是
就要牺 牲焊层 的调整 和厚度 控制 ，而 且焊层很 容易 被氧化 ，从而 破坏焊 层 的完整性 。真 空沉积技 术可 以提供更 好 的过 程控 制并 能减少 氧化 ，但是应 用起 来也更 昂贵且周期更 长 … 。一个 结合 了真空沉积技 术 的过 程控制 和预处 理 的相对 少的成 本的可选 方法
维普资讯
第３ 卷第３ Ｏ 期
２０年９ ０ ７ 月
长春理工大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎ ｃｕ ｎｖｒｉ ｆ ｃｅｃ ｎ ｅｈｏｏ ｙ Ｎａ ｒｌ ｃｅｃ ｄｔ ｎ） ｏ ｒａｏ Ｃ ａｇｈ ｎＵ ｉｅｓｙｏ Ｓ ｉ ｅａｄＴｃｎ ｌｇ （ ｔ ａＳ ｉ ｅＥ ｉｏ ｔ ｎ ｕ ｎ ｉ
ＶＯｌ３ Ｎ ｏ ３ ＿０ ．
Ｓｐ ２０ ｅ ．０ ７
用 于大功率半导体激 光器封装 的 Ａ ．ｎ ｕＳ 合金焊料 的制备和特性研 究
黄 波，陈金 强 ，杨 凯，孙 亮，宋 国才，高欣 ，薄报 学
（ 长春理工大学 摘 高功率半导体激光 国家重点实验室 ，长春 １０ ２ ３ ０ ２）
要 ：介 绍了具有极好热特性 、电特性和机械特性 以及相对低 的熔化温度的 Ａｕ（ ０ ｔ Ｓ （０ ｔ 共熔合金焊 ８ ｗ ． ｎ２ ｗ ． ％－ ％）
980nm泵浦激光器器件工艺流程
980nm泵浦激光器器件工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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半导体激光to封装
半导体激光to封装介绍半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有小尺寸、高效率和长寿命等优点，因此在通信、医疗、工业等领域得到广泛应用。
然而，半导体激光器的裸片形式无法直接应用于实际工程，需要进行封装才能满足实际需求。
本文将深入探讨半导体激光器从裸片到封装的过程。
裸片制备在进行半导体激光器封装之前，首先需要制备裸片。
裸片制备的过程包括以下几个关键步骤：1. 衬底选择选择合适的衬底材料对于裸片制备至关重要。
常用的衬底材料有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等。
不同的衬底材料具有不同的物理性质和应用特点，需要根据具体需求进行选择。
2. 外延生长外延生长是制备裸片的关键步骤之一。
通过外延生长技术，可以在衬底上沉积出具有特定结构和组分的半导体材料。
外延生长技术包括金属有机化学气相外延（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。
3. 结构定义在外延生长之后，需要进行结构定义，即使用光刻和蚀刻技术将所需的结构图案转移到外延层上。
结构定义的准确性和精度对于后续工艺步骤的成功至关重要。
4. 加工和测试加工和测试是裸片制备的最后两个步骤。
在加工过程中，通过刻蚀、沉积、光刻等工艺，将外延层加工成所需的器件结构。
测试过程中，对器件进行电学和光学测试，以验证其性能和品质。
封装技术裸片制备完成后，需要进行封装才能应用于实际工程。
半导体激光器的封装技术包括以下几种常见方式：1. 焊接封装焊接封装是一种常见的封装方式，通过将裸片与封装底座焊接在一起，实现器件的封装。
焊接封装具有结构简单、可靠性高的优点，适用于大规模生产。
2. 焊接与球栅封装焊接与球栅封装（WLP）是一种先进的封装技术，主要应用于集成度较高的半导体器件。
WLP封装将裸片直接焊接在封装底座上，并使用微小的球栅连接器进行电连接，具有尺寸小、功耗低等优点。
3. 光纤耦合封装光纤耦合封装是将半导体激光器与光纤进行耦合，实现光信号的传输和接收。
光纤耦合封装具有灵活性高、可靠性好的特点，广泛应用于通信领域。
飞顿激光-Alma大功率半导体激光器
探秘大功率半导体激光器半导体激光器以其体积小,电光转换效率高,寿命长等优点在科研、工业、医疗等领域获得了广泛的应用，上世纪九十年代初，欧美等几大公司相继生产出可供商用的半导体激光器，使激光的实际应用价值发生了革命性的进步，在商用大功率半导体激光器的研制、生产制造、工艺技术等关键技术被欧美等几大公司所垄断。
由于其他种类的激光器产生激光的机理过于复杂，使其体积、重量特别大，功耗高等原因，大大限制了激光的应用。
而半导体激光器的出现使这些问题迎刃而解。
随着半导体激光器的技术进一步成熟，其应用领域不断扩大，前景十分广阔。
大功率半导体激光器芯片的制造技术世界上第一只半导体激光器自问世以来，经过几十年来的研究，其制作技术经历了由扩散法到液相外延法，气相外延法，分子束外延法,mocvd 方法(金属有机化合物汽相淀积)，化学束外延以及它们的各种结合型等多种工艺。
其激射阈值电流由几百mA 降到几十mA，直到亚mA，其寿命由几百到几万小时，乃至百万小时；从最初的低温(77k)下运转发展到在常温下连续工作，单个芯片输出功率由几毫瓦提高到数十瓦级，其生产工艺复杂、应用设备多，目前只有欧美等几大公司所掌握。
大功率半导体激光器封装技术大功率半导体激光器的光学特性、输出功率以及可靠性等都与器件的结构、工作温度密切相关。
要实现半导体激光器大功率输出，就必须采用特殊的封装技术将微小的半导体激光器芯片进行线阵列、叠阵组合，要保证激光器有较高的效率, 较好的光谱和较高的输出功率,对大功率半导体激光器的封装技术有更高的要求, 诸如热沉材料选择和结构优化、焊接、冷却及光束整形和光纤耦合等, 从而减小热阻, 降低串联电阻, 提高光谱质量。
它涉及到各种专用设备和工艺，生产条件等诸多因素，目前大功率半导体激光器件输出功率由几瓦提高到数千瓦级。
采用先进冷却技术目前大功率半导体激光器的电光转化效率20-50% , 即有的电功率将转化成热功率。
而半导体激光器的光学特性、输出功率以及可靠性等都与器件的工作温度密切相关。
光器件封装类型 -回复
光器件封装类型-回复什么是光器件封装类型？光器件封装是将光学元件和电子元件封装在特定的外壳中，以保护元件并提供适当的电气和机械连接。
光器件封装类型根据其形状、封装材料和封装方式的不同可以分为多种类型。
下面将详细介绍几种常见的光器件封装类型。
1. 点接触TO封装（Turret Oval）：这种封装通常用于高功率激光器和半导体激光器等光学器件。
TO封装的外壳形状为圆柱形，其顶部通常有一个平台，用于安装激光二极管。
封装材料通常为金属，如铜或铝，以便散热。
2. 双向封装（Dual Inline Package，简称DIP）：这种封装通常用于光耦合器等光学器件。
DIP封装的外壳形状为长方形，带有引脚，使器件能够与电路板进行连接。
封装材料通常为塑料或陶瓷。
3. 表面贴装封装（Surface Mount Package，简称SMD）：这种封装通常用于微型光学器件，如光纤连接器和激光二极管等。
SMD封装的外壳形状为长方形或方形，可以直接粘贴在电路板的表面，与之相连的引脚位于封装底部。
4. 插装封装（Through-Hole Package）：这种封装通常用于光电二极管和其他光学器件。
插装封装的外壳形状为长方形或方形，带有引脚，使器件能够通过孔洞插入电路板并与之连接。
封装材料通常为塑料或陶瓷。
5. 确定封装（Fixed Package）：这种封装通常用于光学器件的保护和固定。
确定封装的外壳形状和尺寸可以根据特定的器件要求进行设计。
封装材料通常为塑料、金属或玻璃。
以上是几种常见的光器件封装类型，每种封装类型都有其特点和适用范围。
根据光学器件的要求，选择适当的封装类型可以确保器件的性能和可靠性。
除了上述提到的封装类型，还有一些特殊的封装类型，如球形封装、等等，可以根据具体需求进行选择。
在设计和制造过程中，光学器件封装类型的选择十分重要。
封装类型的选择直接影响到器件的性能、可靠性、散热效果和使用环境等因素。
因此，制造商和工程师需要根据不同的应用需求和技术要求，仔细选择合适的封装类型，并使用合适的工艺和材料进行封装。
蝶形封装激光管封装结构
蝶形封装激光管封装结构
蝶形封装激光管是一种常见的激光器封装结构，其外形呈蝶形，内部包含激光二极管和透镜等元件。
蝶形封装激光管的结构设计主
要包括以下几个方面：
1. 激光二极管，蝶形封装激光管内部包含激光二极管，这是激
光器的核心部件，通过注入电流来激发激光发射。
激光二极管通常
由两个半导体层组成，其中一个是N型半导体，另一个是P型半导体，二者之间形成PN结。
当电流通过PN结时，激发了电子和空穴
的复合，产生光子，从而实现激光发射。
2. 透镜，蝶形封装激光管内部还包含透镜，透镜用于调节和聚
焦激光束，使其能够在特定的方向和范围内传播和聚焦，透镜的选
择和设计对激光器的性能和输出功率有重要影响。
3. 封装结构，蝶形封装激光管的外壳通常采用金属或塑料材料，用于保护内部的激光二极管和透镜，并提供机械支撑和散热。
封装
结构的设计需要考虑到散热效果、机械强度和外部连接等因素。
4. 焊接和连接，蝶形封装激光管的结构还包括焊接和连接部分，
用于连接激光二极管的电极和外部电路，确保激光器的正常工作和
稳定性。
总的来说，蝶形封装激光管的封装结构设计需要综合考虑激光
二极管、透镜、封装材料、散热设计、连接方式等多个方面的因素，以实现激光器的高效稳定工作。
半导体激光器工艺流程
半导体激光器工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!半导体激光器工艺流程概括如下：①晶片生长：采用分子束外延（MBE）或金属有机物气相沉积（MOCVD）等技术，在单晶衬底上生长特定的半导体多层结构，如GaAs、InP等。
②芯片加工：通过光刻、蚀刻等微纳加工技术，在生长的半导体层上形成所需的微结构，如量子阱、波导等，以定义光放大区域。
③电极制作：在芯片两端制备欧姆接触电极，以便注入电流，常用金属化工艺如热蒸发或溅射法沉积金属层。
④芯片划片：将加工好的大片晶圆切割成单独的芯片，通常使用激光划片或金刚石刀具完成。
⑤测试与筛选：对切割后的芯片进行光电特性测试，包括阈值电流、输出功率、波长稳定性等，挑选出符合性能指标的器件。
⑥封装：将合格芯片封装进金属或陶瓷外壳内，确保散热并提供电气接口，有些还需透镜系统以优化光束质量。
⑦老化与可靠性验证：对封装好的激光器进行长时间工作测试，评估其稳定性和寿命。
整个流程要求极高精度和洁净度控制，以保证激光器的性能和可靠性。
半导体激光器巴条封装应力及评价
半导体激光器巴条封装应力及评价张哲铭;薄报学;张晓磊;顾华欣;刘力宁;徐雨萌;乔忠良;高欣【摘要】In order to detect the packaging induced stress of semiconductor lasers quickly and effec-tively,an experimental device which can reveal the encapsulation stress by detecting the polarization degree of each unit of laser bar was designed. The parameters of the semiconductor laser bar were experimentally tested and the finite element software was used to simulate the relationship between the degree of polarization and the packaging induced stress through the theory of the semiconductor energy band and stress. The experiment results show that the individual light-emitting unit of the bar is less polarized,the higher threshold current is due to the larger packaging stress. Through the cal-culation,the packing stress is 141.92 MPa, and the polarization equivalent stress is 26.73 MPa. The degree of polarization of the device below the threshold reflects the distribution trend of the packaging induced stress,and the degree of polarization of the device can be measured by using the following threshold current. It can provide a quicker and more efficient method for selecting the heat sink and the solder material and the improvement of the welding process parameters.%为了快捷而有效地检测半导体激光器的封装应力,设计了一种通过检测激光器巴条各个单元偏振度揭示出其封装应力分布的实验方法.实验测试半导体激光器巴条的各项参数,并利用有限元软件模拟,通过半导体能带与应力理论,说明偏振度与封装应力的影响关系.实验表明,巴条个别发光单元的偏振度较低、阈值电流较高是由于封装应力较大.通过计算,封装应力为141.92 MPa,偏振等效应力最大为26.73 MPa.实验器件在阈值以下的偏振度较好地反映了封装应力的分布趋势.利用阈值电流以下测量器件偏振度,可以为选择热沉及焊料材料、焊接工艺参数的改进等方面提供一个较为快捷而有效的检测方法.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】6页(P343-348)【关键词】巴条;偏振度;封装应力;偏振等效应力【作者】张哲铭;薄报学;张晓磊;顾华欣;刘力宁;徐雨萌;乔忠良;高欣【作者单位】长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022;长春理工大学,高功率半导体激光国家重点实验室,吉林长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TN248.41 引言随着大功率半导体激光器的芯片加工与封装技术的快速发展，其应用范围也日趋广泛，进而对大功率半导体激光器的可靠性要求日渐提高。
半导体激光器封装技术及封装形式
半导体激光器封装技术及封装形式半导体激光器的概念半导体激光器是用半导体材料作为工作物质的激光器，由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。
常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）等。
激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。
半导体激光器件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。
同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。
半导体激光器的工作原理半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：（1）要产生足够的粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。
半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。
半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等。
半导体激光器的封装技术一般情况下，半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。
另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。
但是，半导体激光器的光输出会随电流的增大而增加，很多功率型半导体激光器的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的半导体激光器封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。
例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导。
大功率半导体激光器的寿命与可靠性研究
大功率半导体激光器的寿命与可靠性研究随着科技的不断发展，大功率半导体激光器在许多领域中被广泛应用，如通信、激光加工、医疗等。
然而，无论在任何应用领域中，激光器的寿命和可靠性都是一个非常重要的研究方向。
本文将从大功率半导体激光器的寿命和可靠性两方面进行探讨。
一、大功率半导体激光器的寿命研究1.温度：温度是影响激光器寿命的重要因素之一、过高的温度会导致激光器内部的电流密度过大，使得半导体材料产生过多的载流子，从而增加激光器的老化速度。
2.电流：电流是激光器工作的重要参数，合理的驱动电流可以保证激光器的稳定性和寿命。
过大的电流会导致激光器产生过多的热量，从而影响激光器的寿命。
3.封装方式：封装方式是影响激光器寿命的重要因素之一、合理的封装方式可以有效降低激光器的工作温度和电流密度，从而延长激光器的寿命。
4.波长：不同的波长对激光器的寿命影响也是不同的。
一般来说，对于同一类型的激光器，较长波长的激光器寿命较长。
为了研究大功率半导体激光器的寿命，可以采用以下方法：1.寿命测试：通过长时间的连续工作来测试激光器的寿命。
在测试过程中，可以记录不同时间段的激光输出功率，通过对比分析来评估激光器的寿命情况。
2.温度测试：通过改变激光器的工作温度，来研究温度对激光器寿命的影响。
可以通过调整激光器的驱动电流来改变激光器的工作温度，进而分析激光器的寿命变化。
二、大功率半导体激光器的可靠性研究1.应力：激光器工作过程中产生的应力是影响激光器可靠性的重要因素之一、应力会导致激光器内部材料的变形和疲劳，从而影响激光器的性能和寿命。
2.防护措施：合理的防护措施可以有效保护激光器免受外界环境的干扰，从而提高激光器的可靠性。
例如，通过加装冷却装置来降低激光器的工作温度，或者对激光器进行防尘、防湿等处理。
3.设计结构：合理的激光器设计结构可以降低应力集中的情况，从而提高激光器的可靠性。
例如，采用微梁结构可以减少应力集中，提高激光器的可靠性。
半导体激光to封装
半导体激光to封装
半导体激光器封装是将半导体激光器芯片封装在适当的外壳中，以保护器件、
提高稳定性和可靠性、便于集成和应用的过程。
半导体激光器是一种将电能转化为光能的器件，具有高效、小尺寸、低功耗、快速调制等特点，广泛应用于通信、医疗、工业加工等领域。
半导体激光器封装的过程主要包括芯片粘合、金线焊接、外壳封装等步骤。
首先，将半导体激光器芯片通过粘合剂固定在封装底座上，确保芯片与底座之间的良好热接触，以便散热。
接着，利用金线焊接技术将芯片与封装底座之间的电连接起来，保证器件正常工作所需的电气信号传输。
最后，将整个器件封装在外壳中，通常采用金属、塑料等材料制成，以保护器件免受外界环境的影响。
半导体激光器封装的关键技术包括封装材料的选择、封装工艺的优化、封装结
构的设计等方面。
封装材料的选择应考虑到材料的导热性能、光学透过性、尺寸稳定性等因素，以确保器件工作的稳定性和可靠性。
封装工艺的优化包括粘合、焊接、封装的工艺参数控制，以确保器件封装过程中的质量和稳定性。
封装结构的设计应考虑到器件的散热、光学性能、尺寸匹配等因素，以满足器件的实际应用需求。
半导体激光器封装的发展趋势是向着封装尺寸更小、性能更稳定、集成度更高
的方向发展。
随着半导体激光器在通信、医疗、工业等领域的广泛应用，封装技术的不断创新和进步将为半导体激光器的性能提升和应用拓展提供重要支持。
因此，半导体激光器封装技术的研究和发展具有重要的意义，将进一步推动半导体激光器的发展和应用。
半导体激光器件中的阵列设计与封装技术研究
半导体激光器件中的阵列设计与封装技术研究激光器是一种广泛应用于通信、医疗、工业激光加工等领域的重要光电器件。
随着需求的增长，要求激光器的功率和性能更高、体积更小、成本更低。
为了满足这些需求，研究人员开始关注激光器件中的阵列设计与封装技术。
本文将探讨半导体激光器件阵列设计与封装技术的研究进展和未来发展方向。
在激光器件中，单个激光器的输出功率有限。
为了提高输出功率，可以将多个激光器组成一个阵列并行工作。
阵列设计是提高激光器功率的重要途径。
目前，有两种常见的阵列设计方法：纵向阵列和横向阵列。
纵向阵列是将多个激光器以纵向堆叠的方式组合在一起，形成一个线条状的阵列。
横向阵列则是将多个激光器以横向并列的方式组合在一起，形成一个矩阵状的阵列。
两种设计方法各有优劣，根据实际需求选择合适的设计方案。
阵列设计中的一个重要问题是如何保证多个激光器的频率、相位和功率的一致性。
频率和相位的一致性对于光通信等应用非常关键，而功率的一致性则对于工业激光加工等领域更为重要。
为了实现这样的一致性，研究人员通过优化激光器的结构和工艺，以及采用自动控制技术，来减小器件之间的波长、相位和功率差异，从而提高阵列的一致性。
阵列设计还涉及到热管理的问题。
激光器工作时会产生大量热量，如果不能有效地排除热量，会导致激光器的温度升高，进而影响器件的性能和寿命。
因此，阵列的封装技术至关重要。
常见的封装技术包括直插封装、平面封装和外部光封装等。
直插封装是将激光器和控制电路插入到冷却器中，通过冷却器的散热来实现热管理。
平面封装则是将激光器和控制电路封装在一个平面内，便于散热和集成。
外部光封装是将激光器与外部光纤相连接，实现热管理和灵活的布局。
不同封装技术适用于不同的应用场景，需要根据实际需求进行选择。
除了阵列设计和封装技术，还有一些其他的研究方向值得关注。
一方面，随着互联网的快速发展，对高速、大容量通信的需求日益增长。
因此，研究人员正致力于开发新型的高速激光器芯片和封装技术，以满足与时俱进的通信需求。
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2.5半导体激光器的解离
❖ 解离技术是将金属化（欧姆 接触）后的外延片解离成单个 芯片，并获得平行发射腔面 （即F—P腔）的技术。
❖ 半导体晶体的解理面形成两 个平行反射镜面作为反射镜， 组成谐振腔，使光振荡、反馈、 产生光的辐射放大，输出激光。
LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结(DH)
芯片，把有源层夹在P型和N型限制层中间，不同
的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。
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半导体异质结
❖ 异质结的作用：
❖ 异质结对载流子的限制作用 ❖ 异质结对光场的限制作用 ❖ 异质结的高注入比
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3. DFB-LD和VCSEL芯片制造
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3.1DFB-LD芯片制造
1光栅制作
1.全息曝光 2.干法或湿 法刻蚀
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DFB-LD
2二次外延生长
生长：
1.低折射率层 2.腐蚀停止层 3.包层 4.帽层：接触层
1.能在所需的 波长发光
2.晶格常数与 衬底匹配
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半导体LD的特点及与LED区别
特点：效率高、体积小、重量轻、可靠，结构简 单；其缺点是输出功率较小。目前半导体激光器 可选择的波长主要局限在红光和红外区域。
LD 和LED的主要区别
LD发射的是受激辐射光。
LED发射的是自发辐射光。
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利用晶向和腐蚀液的差别可得到不同的腐蚀横截面
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2.4芯片金属化（欧姆接触）
❖
❖ 金属化电极常采用蒸发或溅射的方法在n面或p面上覆盖一层或多层金 属或合金，然后再适当的温度下进行合金化，形成一个低阻的金属—半 导体结。
❖ 欧姆接触的好坏直接影响正向电阻的大小。正、反向电阻的的线性 程度及热阻的大小，从而影响激光器能否在室温工作和连续激射，以及 其寿命和可靠性。
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目录
1.半导体材料选择 2.制作工艺概述 3.DFB和VCSEL激光器芯片制造 4.耦合封装技术
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1.半导体激光器材料选择
❖ 半导体激光器材料主要选 取Ⅲ-Ⅴ族化合物（二元、 三元或四元），大多为直 接带隙材料，发光器件的 覆盖波长范围从0.4μm到 10μm。
适用范围
50nm 600—900度 较安全 简单 便宜
5nm 900—1000度 较危险 较复杂 较贵
适合实验室和小批量 适合大规模生产 生产
0—0.5nm 500—650度 最安全 复杂 昂贵
适用于实验室研半究导体
（超晶格、Yo量ur 子sit阱e h）ere
2.3腐蚀（光刻）工艺步骤 以正型光刻胶为例：
配、易加工、易烧焊、可靠等。 ❖ 目前使用的主要热沉材料有：无氧铜、硅、金刚石、纯银
等。 ❖ 烧焊就是将激光管芯焊接在热沉上。 ❖ 目的：增加散热能力，减小热沉和管芯之间由于膨胀系数
不同而造成的退化。烧焊方法：真空烧焊、惰性气体保护 烧焊、直接烧焊等。 ❖ 键合有三种方式：超声焊、热压焊、用焊料直接焊。引线 为直径为30—60微米的金丝或几十微米的金条。
解离 装架制管 老化筛选
封装耦合
总测
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2.1半导体激光器的工艺过程
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2.2外延生长技术
在一个单晶衬底上生长一层或多层同质或异质的半 导体层的技术称为外延生长技术。
目前应用最广泛的外延生长技术有三种： 液相外延（LPE） 有机金属化合物化学气相沉淀（MOCVD） 分子束外延（MBE）
❖ GaAlAs/GaAs是应用最 普通的双异质结材料；与 InP衬底匹配的GaInAsP 四元合金用于1.31μm和 1.55μm光电子器件最广 泛。
❖ 常见的材料参数为：禁带 宽度、晶格常数、相对介 电常数。
化合物半导体激光器覆盖的波长范围及应用
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半导体激光器的材料选择
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几种外延技术的比较：
生长速度
LPE 1μm/分或更大
MOCVD 0.01—0.5μm/分
MBE 0.1—0.5μm/分
生长厚度 外延片质量
较厚
可任意控制
可随意控制
厚度、组分不均匀、 表面光滑、组分可控、表面光滑、掺杂和组
缺陷、表面变形
质量好
分可控、质量好
厚度控制 生长温度 安全性 设备 设备投资
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液相外延技术
❖ LPE指由饱和或过饱和溶液冷却过程中在单晶衬底上定向生长一层薄膜材料。
例如，GaAs外延层就是从As饱和的Ga溶液中生长，As为溶质，Ga为溶剂。 ❖ 常用的外延生长设备有：倾斜炉，垂直炉，多室水平炉。如图，多室舟
LPE生长系统装置示意图：
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2.制作工艺
尽管各种半导体激光器的结构设计不同， 制作工艺存在很大的差别，但是基本工 艺流程如图所示：
衬底 外延技术 化学腐蚀
半导体激光器的设计基本要求: 在一定的输出功率下电流最小； 输出功率最大； 高的微分效率，小的远场发散角。
描述半导体激光器性能的三个主要参数： 输出功率 转换效率 可靠性
扩散 电极制作
有机金属化合物化学气相沉淀
❖ MOCVD技术是以 有机金属化合物和 氢化物作为晶体生 长的原材料进行化 学气相沉淀生长的 晶体薄层技术。示 意图如下：
例如以下反应式：
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分子束外延
❖ MBE是在超高真 空的条件下用热 分子或原子束射 到加热衬底上生 长外延层的一种 晶体生长技术。 示意图如下：
❖ 如图，用金刚石刀在具有金 属电极的外延片上沿解离面方 向切划，可得到完全平行的腔 镜面，再根据设计尺寸切划出 单个芯片。
半导体激光器解离工艺示意图 半导体
Your site here Nhomakorabea2.6热沉、烧焊、键合
❖ 热沉就是激光器工作时产生热量消散的主要部件。 ❖ 材料的选择要求：导热性好、不污染、与芯片物理性质匹