本发明涉及一种提高激光器寿命和发光效率的方法，特别是指si/sio2(高反膜)、al2o3(高反膜)为代表的光学介质膜。
背景技术：
：半导体激光器的效率是指激光器管芯有效出光功率占输入激光器电功率的比例，是表征激光器性能的重要指标。高效率半导体激光器在国际上得到了快速发展并逐渐应用，但是国内在相当长的一段时间内，半导体激光器的效率始终没有特别大的提高，导致激光器功率没有大幅度提到，大大阻碍了我国半导体激光器发展和应用的进程。效率高功率半导体激光器可以用于泵浦泵浦(光纤)激光器，此类激光器还需要具有高寿命和高可可靠性，能够连续工作上万小时而性能不下降。高效率高功率半导体的另一重要领域是材料处理和加工，可以直接取代传统的加工手段直接用于材料的热处理、切割、精密焊接等。此类激光器还可以应用于包括泌尿科、内科、妇科、耳鼻喉科等医学领域。激光作用于人体组织可以产生包括电场效应、生物刺激效应、压场效应、热效应等多种效应，这些效应可以人体组织影响形态或者机能从而预防病变和疾病。此外高效率半导体激光器在军事上也起着重要的作用。总之，高效率高功率半导体激光器将在更广更多的领域得到应用，高效率半导体激光器制造技术已经成为许多国家(美国、德国、日本等)极力支持的重要研究领域，并取得许多关键性的突破和创新。近年来，美国启动了sheds项目adhels项目，提高激光器的功率和寿命就是其中一项重要指标。许多实验室和团体都采用各种方法提高提高半导体激光器的效率和寿命。其中大部分集中在激光器材料外延生长的优化和调整，另一部分是提出新奇的工艺结构来提升功率。jdslaser公司采用新奇的非对称波导结构来降低光于p面掺杂区的交叠从而减小损耗提高效率。nlight公司引入截止模波导结构和光子晶体来尝试提高效率。a1falight团体采用宽波导设计降低光损耗来实现提高功率的目的。但是这些方法实验周期很长，且各个实验室差别很大(效果不容易在其他实验室重复)。而且其中的一些新奇的工艺结构在实际情况中比较难实现。在本专利中，我们提出的方法是基于原有的镀膜功率和热退火工艺。不仅可以有效提高功率、效率和寿命而且操作性强，简单。半导体激光器谐振腔的解理面是激光器的重要组成部分，在高功率密度激光作用下，由于近场的不均匀、局部过热、氧化、腐蚀等因素，腔面容易遭受损伤。这不仅会形成更多的表面态，增加表面态复合速度，而且还能造成解理面局部熔化，甚至遭受毁灭性的破坏。最有效的措施是在前后解理面上镀介质保护膜。通过腔面镀膜在激光器的前后腔面分别制备增透膜和高反射膜，高反膜的应用降低了阈值电流，而增透膜的采用提高了器件的量子效率和电光转换效率，也可以提高器件的光功率密度。腔面镀膜覆盖解理腔面，防止有源区氧化，提高可靠性和稳定性。可以改变腔面膜反射率，使得激光器在保持腔性能的基础上实现单面出光，提高激光器的输出功率和激光器的利用效率。由此，提高腔面膜的质量显得尤为重要。提高半导体腔面膜的质量还有更广泛深远的意义。半导体激光器腔面膜本质是光学薄膜。光学薄膜技术涉及真空技术、材料科学、精密机械制造、自动控制技术等各个领域，是一类重要的光学元件，可分光透射，分光反射，分光吸收以及改变光的偏振状态或相位，用与各种反射膜，增透膜和干涉滤光片，广泛地应用于现代光学、光学工程以及其他相关的科学
技术领域：
。本专利中采用快速热退火条件，可以让腔面膜形成更为致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。可以有效的提高激光器的效率和寿命。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是，提出一种提高激光器的效率和寿命的方法，因为引入了激光器对高反膜和增透膜进行快速热退火工艺，可以有效提高激光器的效率和寿命。本发明提供一种一种提高激光器寿命和发光效率的方法，包括如下步骤：步骤1：通过电子束热蒸发方式在激光器管芯两端面分别生长高反膜和增透膜；步骤2：生长完高反膜和增透膜之后，将激光器管芯迅速置入快速热退火设备中；步骤3：提前设定好热退火条件，进行热退火；步骤4：冷却至室温。本发明的有益效果是，可以有效提高激光器的效率和寿命。附图说明为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：图1是本发明的工艺流程图。具体实施方式请参阅图1所示，本发明提供一种提高激光器寿命和发光效率的方法，包括如下步骤：步骤1：采用离子源辅助电子束热蒸发方式在激光器管芯两端面分别生长高反膜和增透膜，其中电子束蒸发设备1是在高真空环境下，由电子束加热坩埚中的靶材，使其熔融后蒸发到所需的衬底上生成薄膜，本专利中所用的镀膜设备为北京恒扬科技的eb-600电子束蒸发激光器腔面镀膜系统。离子源气体用的高纯度(＞99.99％)的氮气，氩气和氧气。离子源的作用是在薄膜生长过程中轰击薄膜表面，将粘附性不牢的结构轰击掉，从而得到致密高质量的薄膜。另外高纯度的氧可以在生长诸如sio2、al2o3等材料时，补充氧原子，预防生成缺氧结构。高反膜结构是两对si|sio2光学薄膜，其反射率在中心波长可以达到96％-98％。薄膜生长过程中，si的生长最小真空度为8.0e-6torr，生长速度为3埃每秒；生长厚度为115.8nm，生长温度起始为150摄氏度，终止约为140摄氏度；生长过程中采用氩离子轰击生长过程中的薄膜。sio2的生长最小真空度条件为8.0e-6torr，生长速度为4埃每秒；生长厚度为288.4nm，生长温度起始为150摄氏度，终止约为130摄氏度，生长过程中无离子辅助；增透膜是单层al2o3光学薄膜，其反射率在中心波长附近可小于3％，其生长最小真空度条件为8.0e-6torr，生长速度为4埃每秒，生长厚度为293.5nm，生长温度起始于150摄氏度，终止约为145摄氏度，生长过程中采用氩离子和氧离子辅助轰击生长过程中的薄膜。由于生长高反膜的时间远大于增透膜的时间，为了减少管芯截面暴露在环境中的时间，生长顺序为先增透膜再生长高反膜，期间管芯一直处于高真空状态中，环境温度始终高于100摄氏度。步骤2：快速热退火设备2需要提前设定好水冷、氮气吹扫，并按照本次热退火流程和条件运行设备2次。这样既可以清理rta设备内部，又可以检验设备运行是否正常。生长完高反膜和增透膜之后，需在高真空条件下将管芯温度降至50摄氏度以下，才可将激光器管芯取出并迅速置入快速热退火(rta)设备中；步骤3：按照提前设定好热退火条件，进行热退火，热退火分为三步，第一步是由室温升到150℃，升温时间为5秒钟，停留10秒钟；热退火第二步由150℃升至200℃，升温时间为5秒钟，停留120秒钟；热退火第三步是由200℃降至50℃，降温时间设定为5秒钟，停留10秒钟；设定退火条件为rise/downtime(s)settingvalue(℃)holdingtime(s)第一步515010第二步5200120第四部55010步骤4：管芯在氮气氛围中，冷却至室温。以上所述的具体实施，对本发明目的、技术方案和效果进行了进一步的详细说明，应理解的是，以上所述为本发明的具体实施案例而已，并不是用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同变换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12