Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка МОС-гидридной технологии наногетероструктур и мощных непрерывных и импульсных полупроводниковых лазеров на их основе, излучающих в диапазоне длин волн 1400-1600 нм.

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
наногетероструктура, мос-гидридная эпитаксия, полупроводниковый лазер, внутренние оптические потери, расширенный волновод, оже рекомбинация, многомодовый лазер, твердые растворы изопериодические с inp

Цель проекта:
Цель: Обеспечение безопасного для глаз применения мощных полупроводниковых лазеров в промышленном и социальном комплексах. Задача: Разработка технологии получения наногетероструктур и мощных полупроводниковых лазеров на их основе, излучающих в оптическом диапазоне 1400-1600 нм.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Основные результаты: МОС- гидридная технология получения наногетероструктур для мощных полупроводниковых лазеров, излучающих в безопасном для глаз оптическом диапазоне 1400-1600 нм. Образцы мощных полупроводниковых лазеров излучающих в непрерывном и импульсном режиме генерации. более >3 Вт и в импульсном более >10 Вт.

2. Основные характеристики планируемых результатов: Мощные полупроводниковые лазеры излучающие в непрерывном режиме генерации более >3 Вт и мощные полупроводниковые лазеры излучающие в импульсном режиме генерации более >10 Вт.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта: МОС- гидридная технология получения наногетероструктур для мощных полупроводниковых лазеров, излучающих в оптическом диапазоне 1400-1600 нм. Образцы мощных полупроводниковых лазеров излучающих в непрерывном режиме более >3 Вт и в импульсном более >10 Вт.

2. Оценка новизны: Впервые, с применением концепции мощных полупроводниковых лазеров, будет создана технология наногетероструктур раздельного ограничения, излучающих в среднем ИК диапазоне, и мощные многомодовые лазеры на их основе.

3. Сопоставление: Впервые будет создана технология получения наногетероструктур на основе твердых растворов изопериодических с подложкой InP на средний ИК диапазон длин волн (более 1500нм). Впервые концепция мощных полупроводниковых лазеров будет развита для лазеров на основе твердых растворов с сильной Оже рекомбинацией и оптическая мощность излучения в непрерывном режиме будет доведена до >3 Вт и в импульсном до >10 Вт.

4. Разработка МОС -гидридной технологии твердых растворов InGaAlAsP/InP. Развитие концепции мощных полупроводниковых лазеров с малыми оптическими потерями для лазеров на основе твердых растворов с сильной Оже рекомбинацией.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Разрабатываемые технологические методы и мощные полупроводниковые лазеры излучающие в безопасном для глаз оптическом диапазоне 1400-1600 нм имеют широкий спектр применений: оптическая связь, оптическая накачка, дальнометрия, метрология, газоанализ, спектроскопия и медицина.

2.Внедрение планируемых результатов направлено на создание новой элементной базы на основе наногетероструктур и мощных полупроводниковых лазеров излучающих в среднем ИК диапазоне.

3.Полученные результаты послужат основой для проведения НИ ОКР по разработке технологии лазерных наногетероструктур и мощных многомодовых полупроводниковых источников излучения на их основе для среднего ИК диапазона длин волн.

4. Разрабатываемые технологические методы МОС-гидридной этитаксии и мощные полупроводниковые лазеры излучающие в безопасном для глаз оптическом диапазоне 1400-1600 нм откроют новые возможности в рамках научных исследований в том числе в рамках международного сотрудничества.

Текущие результаты проекта:
Результаты 2015 год - 2 и 3 этапы выполнения
Соглашения от 25.08.2014 г. № 14.607.21.0048

1. Изготовлены макеты мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм) в количестве 5 шт. Макеты изготавливались из разных частей по площади лазерной наногетероструктуры с целью оценки однородности их характеристик.
2. Изготовлены макеты мощных импульсных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм) в количестве 5 шт. Макеты изготавливались из разных частей по площади лазерной наногетероструктуры с целью оценки однородности их характеристик.
3. Разработана методика экспериментальных исследований макетов мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм), заключающиеся в измерении таких параметров, как: длина волны излучения, пороговая плотность тока и оптическая мощность излучения.
4. Разработана методика экспериментальных исследований макетов мощных импульсных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм), заключающиеся в измерении таких параметров, как: длина волны излучения, пороговая плотность тока и оптическая мощность излучения.
5. Исследованы характеристики макетов мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм). Показано, что характеристики макетов мощных непрерывных полупроводниковых лазеров имеют высокую однородность, что говорит о высокой однородности по составу и толщинам лазерной наногетероструктуры, а так же о высоком кристаллическом совершенстве слоев образующих данную лазерную наногетероструктуру.
6. Исследованы характеристики макетов мощных импульсных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм). Показано, что характеристики макетов мощных импульсных полупроводниковых лазеров имеют высокую однородность, что говорит о высокой однородности по составу и толщинам лазерной наногетероструктуры, а так же о высоком кристаллическом совершенстве слоев образующих данную лазерную наногетероструктуру.
7. Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) технологической оснастки для напыления диэлектрических покрытий мощных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм), представляющая собой кассету предотвращающую запыление контактов на лазерной полоске во время нанесения просветляющих и высокоотражающих покрытий зеркал.
8. Согласно разработанной ЭКД изготовлена технологическая оснастка для напыления диэлектрических покрытий мощных полупроводниковых лазеров в количестве 1 шт.
9. Разработана постростовая технология диэлектрических просветляющих и высокоотражающих покрытий зеркал мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм), которая включает в себя изготовление методом ионно-плазменного распыления просветляющих покрытий SiO2, Al2O3 и AlN и высокоотражающего покрытия SiO2/Si. Толщины напыляемых слоев подбирались для длины волны излучения 1550 нм.
10. Разработана методика исследований коэффициента отражения просветляющих и высокоотражающих диэлектрических покрытий зеркал мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм). В основе методики лежит метод спектрофотометрии.
11. Изготовлены экспериментальные образцы просветляющих диэлектрических покрытий зеркал мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм), представляющие собой напыленные на подложке InP слои SiO2, Al2O3 и AlN.
12. Исследованы экспериментальные образцы просветляющих диэлектрических покрытий зеркал, представляющие собой напыленные на подложке InP слои SiO2, Al2O3 и AlN. Показано, что минимальным коэффициентом отражения на длине волны 1550 нм обладает просветляющие покрытие из AlN.
13. Изготовлены экспериментальные образцы высокоотражающих диэлектрических покрытий зеркал мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм), представляющие собой напыленные на подложке InP комбинацию слоев SiO2/Si в количестве 2, 3 и 4 пары.
14. Исследования данных образцов показали, что максимальный коэффициент отражения на длине волны 1550 нм имеет высокоотражающие покрытие состоящие из 4 пар SiO2/Si, однако суммарная толщина диэлектрического покрытия из 4 пар приближается к критической для начала оптической катастрофической деградации зеркал в мощных полупроводниковых лазерах.
15. На основе проведенных исследований были сформулированы рекомендации по использованию диэлектрических просветляющих и высокоотражающих покрытий зеркал мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм). Данные рекомендации заключаются в применении в качестве просветляющего покрытия AlN с наименьшим коэффициентом отражения позволяющим варьировать его в широких пределах за счет изменения толщины напыляемого слоя, а в качестве высокоотражающего покрытия использовать 3 пары SiO2/Si, которые обеспечивают коэффициент отражения около 98% и высокую прочность диэлектрического покрытия, не допускающего катастрофической оптической деградации зеркал.
16. Разработан проект лабораторного технологического регламента изготовления экспериментальных образцов лазерных наногетероструктур для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
17. Разработан проект лабораторного технологического регламента изготовления экспериментальных образцов мощный непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
18. Разработаны программа и методики экспериментальных исследований экспериментальных образцов лазерной наногетероструктуры для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
19. Разработаны программа и методики экспериментальных исследований экспериментальных образцов мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
20. Изготовлены экспериментальные образцы лазерных наногетероструктур для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм) методом МОС-гидридной эпитаксиальной технологии.
21. Проведены экспериментальные исследования экспериментальных образцов лазерных наногетероструктур для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
22. Изготовлены экспериментальные образцы мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
23. Проведены экспериментальные исследования экспериментальных образцов мощных непрерывных полупроводниковых лазеров для безопасного для глаз диапазона длин волн (1400-1600 нм).
24. Разработана постростовая технология сухого травления активного элемента мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм).
25. Разработана методика исследований рельефа после сухого травления активного элемента мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм).
26. Изготовлены экспериментальные образцы рельефа после сухого травления активного элемента мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм).
27. Исследованы экспериментальные образцы рельефа после сухого травления активного элемента мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм).
28. Разработаны рекомендации по корректировке проекта лабораторного технологического регламента изготовления экспериментальных образцов мощных полупроводниковых лазеров на основе анализа и обобщения экспериментальных результатов по сухому травлению активного элемента мощных полупроводниковых лазеров для диапазона длин волн (1400-1600 нм).