增透膜与全反膜设计.pptx

1、增透膜与全反膜设计目 录半导体激光端面的镀膜半导体激光端面的镀膜条件条件半导体激光端面减反膜设计与优化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半导体激光端面全反膜设计与优化一、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n03.3737 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

2、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。（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：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。

3、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。背景设置设计膜系为：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。镀膜前镀膜后减反射设计优化目标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减反膜设计优化后测试结果镀膜工艺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

4、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膜层设计方案5对膜系方案6对膜系方案理论反射率结果5对膜系方案反射率结果6对膜系方案反射率结果全反射设计优化目标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模拟结果5对膜系方案6对膜系方案5对膜系方案6对膜系方案