第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36 ,No. 6 ,pp1745-1748
June,2016
基于拉曼光谱技术的光栅耦合结构半导体激光器的可靠性分析
贾鹏.2，秦莉，张星，张建，刘天元”，门志伟”，宁永强 1，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林长春130033 2，中国科学院大学，北京100039
3，吉林大学物理学院，吉林长春130012
摘要光栅耦合结构的半导体激光器在自由空间光通信、卫星间通信、激光雷达测距、大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。为了分析光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性，本文基于拉曼光谱技术，对光栅耦合结构的率导体激光器在不同的制备阶段及其成品进行了检测。我们发现，对于未进行任何工艺加工的半导体激光器芯片，GaAs纵向(LO)光学光子模式的振动强而横向(TO)光学光子模式的振动弱；当在GaAs芯片表面生长一层SiO：膜后，LO模式向长波数方向移动，强度没有变化。当在生长SiO2膜的GaAs芯片上刻蚀10Om的台面后，GaAs的LO模式的振动减弱而TO模式的振动加强，且峰出现宽化现象；在100um的台面上刻蚀光栅后，GaAs的LO模式的振动继续减弱而TO模式的变得更强，这说明在光栅耦合激光器的制备工艺过程中引人了缺陷，通过与无光栅的半导体激光器进行对比测试，光栅耦合结构半导体激光器无论出光面上有无缺陷，其拉曼光谱均有缺陷峰存在，进一步证明了在光栅结构的制备过
程中，引人了应变或者缺陷，对其可靠性产生了影响，导致光栅耦合结构的半导体激光器可靠性降低。关键调激光器；拉曼光谱；半导体激光器；可靠性
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2016 )06-1745-04
失效的原因不能进行直接判断。拉曼光谱技术是对缺陷、应力、温度和失效原因进行分析的有力工具，具有无损伤在线检测和分析的优势。国外研究机构从90年代初期就开始了
半导体激光器具有效率高、体积小、长寿命等优点，在
微光加工、成像、传感、医疗等领域都有者广泛的应用。光栅耦合结构半导体激光器近儿几年更是呈现出强劲的发展趋势。光概耦合绪构的半导体微光器在自由空间光通信、卫星间通信、激光雷达测距、大气环境检测以及医学成像等领域有着广泛的应用前景。目前，光栅耦合结构的半导体激光器产品主要来自国外几家知名的半导体器件公司，其原因是国内光栅耦合结构的半导体激光器的可靠性与国外产品相比还有一定的差距，为了提高国内光栅耦合半导体激光器产品的可靠性，需要对其芯片生长、器件制备及集成过程中引人的缺陷、封装应力以及器件失效原因进行检测和分析，
国内对半导体激光器的可靠性的检测和分析多以对半导体激光器的寿命预测为主，一般采用高温快速老化方法或者恒电流的长期工作方法来推测其寿命，而对于半导体激光器
收稿日期：2015-02-14，修订日期：2015-06-04
相关的研究工作1-8}，但是国内对于这方面的研究工作相对滞后。
借助拉曼光谱分析技术，提出了一种适用于光栅耦合结构的半导体激光器可靠性分析的方法，并以980nm波段光栅耦合结构的边发射半导体激光器为研究对象，对其在各工艺制备阶段的样品及成品器件进行了拉曼光谱检测，系统的分析了光栅结构对其可靠性的影响。
拉曼光谱分析技术原理
当入射光子与物质相互作用时，会把一部分能量交给物质，或从物质得到一部分能量，交出或得到的能量就等于散射系统两定态之间的能量差，这种入射光子的能量(波长)发生改变的散射现象是印度科学家拉变于1928年首先观察到
基金项目：国家自然科学基金重点项目（61234004，61434005，61204055，61176045，61306086，61474118，61474010）和吉林省科技厅项目
(20140101172JC, 20130206006GX)资助
作者简介：贾，1986年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室博士研究生
*通讯联系人e-mail;qinl@ ciomp.ac.en
e-mail : modou1986@ 163. com