设计用于增强长波长红外量子级联激光器光学功率的多层涂层

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 光电学是指光电子产品.
• 光子学是指光子学的使用方法.

背景情况:

• 长波红外 (LWIR) 量子级联激光器 (QCL) 对各种应用至关重要.
• 提高QCL的光输出功率是一个关键的性能指标.
• 多层光学涂层对于优化激光面反射率至关重要.

研究的目的:

• 为LWIR QCLs设计,制造和验证新的多层光学涂层.
• 开发一种高反射度 (HR) 涂层和一种新的部分反射度 (PR) 涂层.
• 调查这些涂层对QCL性能,特别是光学输出功率的影响.

主要方法:

• 三层 (Y2O3/Ti/Au) HR涂层和双层 (Y2O3/Ge) PR涂层的制造.
• 使用光谱圆测量和通过数值模拟优化性能来确定光学常数.
• 通过FTIR反射度测量和光电流电压 (LIV) 描述QCLs的实验验证.

主要成果:

• 实验反射率测量显示与模拟非常一致,证实了高光学质量.
• 将HR和PR涂料应用于QCL面 (9.3微米波长) 导致光学输出功率显著增加 (每面974mW至1653mW).
• QCLs的极限电流密度保持不变,反射率值96% (HR) 和9% (PR) 得到证实.

结论:

• 开发的Y2O3/Ti/Au HR和Y2O3/Ge PR涂层有效地提高了LWIR QCL的性能.
• 这项研究报告了首次将基于Y2O3 / Ge的PR涂层直接应用于QCL面部的首次实施.
• 两种涂层同时应用可显著提高光学功率,而不会影响值电流密度.