光泵浦半導(dǎo)體垂直外腔表面發(fā)射激光器芯片研制與性能研究的開題報告

光泵浦半導(dǎo)體垂直外腔表面發(fā)射激光器芯片研制與性能研究的開題報告一、選題背景與研究意義：半導(dǎo)體激光器是目前應(yīng)用最廣泛的激光器之一，其在通信、信息存儲、材料處理、激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著數(shù)碼化、高速化、智能化的發(fā)展，對激光器的需求也越來越高。而表面發(fā)射激光器則是一種新興的激光器，與傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝簡單、發(fā)射光束品質(zhì)好等優(yōu)點。因此，本課題將探究光泵浦半導(dǎo)體垂直外腔表面發(fā)射激光器芯片的設(shè)計、制備與性能研究，旨在開發(fā)一種新型、高效、高品質(zhì)的表面發(fā)射激光器，為激光應(yīng)用領(lǐng)域提供更好的技術(shù)支持。二、研究內(nèi)容與技術(shù)路線：1.芯片設(shè)計：通過理論計算與仿真，設(shè)計出具有較好的輸出特性、較高的發(fā)射效率和較小的發(fā)射模式寬度的表面發(fā)射激光器芯片。2.芯片制備：采用分子束外延工藝、電子束光刻工藝等制備工藝，制備出具有優(yōu)良性能的表面發(fā)射激光器芯片。3.芯片表征：采用光學(xué)測試、電學(xué)測試等方法對芯片的波長、輸出功率、發(fā)射模式、工作電流與閾值電流等性能指標(biāo)進行測試。4.性能優(yōu)化：通過對芯片結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面的優(yōu)化，提高芯片的性能指標(biāo)，實現(xiàn)芯片的高效、穩(wěn)定、可靠的工作。三、預(yù)期成果：1.設(shè)計出具有較好輸出特性、高發(fā)射效率、小發(fā)射模式寬度的表面發(fā)射激光器芯片。2.制備出符合設(shè)計要求、具有優(yōu)良性能的表面發(fā)射激光器芯片。3.對芯片的波長、輸出功率、發(fā)射模式、工作電流與閾值電流等性能指標(biāo)進行測試，評估功率效率和發(fā)射品質(zhì)，并對芯片進行性能優(yōu)化。四、研究進度安排：1.第一年：調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r，學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，進行理論計算與仿真，設(shè)計出表面發(fā)射激光器芯片的初步結(jié)構(gòu)，并完成芯片結(jié)構(gòu)的圖紙繪制。2.第二年：學(xué)習(xí)分子束外延工藝、電子束光刻工藝等制備工藝，進行樣片制備實驗，對制備出的樣片進行性能測試并分析出問題所在。3.第三年：針對樣片制備中存在的問題，對芯片的制備工藝、材料等進行優(yōu)化，并調(diào)整芯片結(jié)構(gòu)，制備出性能更符合要求的新樣片。同時，對樣片的性能指標(biāo)進行測試與分析，尋找性能提升的新方法。4.第四年：對新樣片進行性能測試，評估其功率效率和發(fā)射品質(zhì)，并進行性能優(yōu)化。五、研究難點和解決途徑：1.難點：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化。芯片的設(shè)計結(jié)構(gòu)直接決定其輸出特性和發(fā)射效率，因此需要進行充分的理論計算和仿真。優(yōu)化則需要根據(jù)理論計算模型和仿真結(jié)果，進行逐步的實驗測試和結(jié)構(gòu)調(diào)整。2.解決途徑：密切關(guān)注國內(nèi)外發(fā)展趨勢，掌握最新的設(shè)計理論和制備工藝，通過科研團隊的內(nèi)部交流和對外合作，共同攻克技術(shù)難題。六、研究工作計劃和預(yù)算：1.研究工作計劃：第一年：理論計算與仿真，繪制圖紙；第二年：樣片制備與測試；第三年：芯片優(yōu)化與測試；第四年：性能測試、評估與優(yōu)化。2.預(yù)算：研究經(jīng)費：150萬元；設(shè)備費：80萬元；實驗材料費：25萬元；差旅費、會議費等：20萬元；研究成果推廣費用：25萬元。七、研究團隊組成：研究領(lǐng)域：1.芯片設(shè)計：首席科學(xué)家1名，副研究員2名，工程師2名；2.芯片制備：首席科學(xué)家1名，副研究員2名，技術(shù)員4名；3.芯片表征：副研究員2名，技術(shù)員2名?？?cè)藬?shù)：14人。八、研究成果預(yù)期：1.發(fā)表相關(guān)領(lǐng)域論文7篇，并選題參加國內(nèi)外