Puolijohdekiekkolaserin vahvistinpeilin karakterisointi
Mäki, Mika (2019)
2019
Tekniikan ja luonnontieteiden TkK tutkinto-ohjelma
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2019-09-05
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201909103227
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-201909103227
Tiivistelmä
Puolijohdekiekkolaserit ovat olleet pitkään Tampereen yliopiston Optoelektroniikan tutkimuskeskuksen (ORC) merkittävimpiä tutkimuskohteita. Viime vuosien aikana ne ovat saavuttaneet kaupallisen tason, ja niiden valmistus on siirtynyt Vexlum Oy:n alaisuuteen. Valmistettujen sirujen ja tuotetun mittausdatan määrä on siksi kasvamassa merkittävästi, ja tämä on luonut tarpeen mittausmenetelmien ja niistä kirjattavien havaintojen vakiinnuttamiselle. Tämän työn tavoitteena on ollut mittausdatan järjestelmällisen käsittelyn ja tilastollisen analyysin mahdollistaminen.
Puolijohdekiekkolaserin vahvistinpeilisirujen karakterisointimenetelmistä on tässä työssä kehitetty vakiintunut ja skaalattavissa oleva prosessi, jonka avulla saadaan kokonaiskuva kunkin sirun laadusta. Karakterisointimenetelmille on määritetty vakiomuotoiset havainnot, jotka mahdollistavat sirujen laadun tilastoinnin ja seuraamisen valmistusprosessin parametrien funktiona.
Nämä karakterisointimenetelmät jaotellaan esikarakterisointiin ja kaviteettimittauksiin. Esikarakterisointimenetelmissä mitataan pelkkää vahvistinpeilisirua. Niihin kuuluvat mikroskooppikuvaus, fotoluminesenssi- ja heijastavuusmittaukset, kuvaus optisella profilometrillä sekä luminesenssikartoitus. Kaviteettimittauksissa puolestaan testataan sirun toimivuutta laserin osana. Kaviteettimittauksista tärkein on tehokäyrä, jossa laserin ulostulotehoa sekä yleensä myös spektriä mitataan pumppauksen tehon funktiona.
Tässä työssä on kehitetty myös itse karakterisointimenetelmiä erityisesti automaation ja automatisoidun datankäsittelyn osalta. Luminesenssikartoittimelle ja kaviteettimittauksille on kehitetty ohjausohjelmistot, ja mittaustulosten vakiomuotoinen kerääminen tietokantaan on aloitettu.
Puolijohdekiekkolaserin vahvistinpeilisirujen karakterisointimenetelmistä on tässä työssä kehitetty vakiintunut ja skaalattavissa oleva prosessi, jonka avulla saadaan kokonaiskuva kunkin sirun laadusta. Karakterisointimenetelmille on määritetty vakiomuotoiset havainnot, jotka mahdollistavat sirujen laadun tilastoinnin ja seuraamisen valmistusprosessin parametrien funktiona.
Nämä karakterisointimenetelmät jaotellaan esikarakterisointiin ja kaviteettimittauksiin. Esikarakterisointimenetelmissä mitataan pelkkää vahvistinpeilisirua. Niihin kuuluvat mikroskooppikuvaus, fotoluminesenssi- ja heijastavuusmittaukset, kuvaus optisella profilometrillä sekä luminesenssikartoitus. Kaviteettimittauksissa puolestaan testataan sirun toimivuutta laserin osana. Kaviteettimittauksista tärkein on tehokäyrä, jossa laserin ulostulotehoa sekä yleensä myös spektriä mitataan pumppauksen tehon funktiona.
Tässä työssä on kehitetty myös itse karakterisointimenetelmiä erityisesti automaation ja automatisoidun datankäsittelyn osalta. Luminesenssikartoittimelle ja kaviteettimittauksille on kehitetty ohjausohjelmistot, ja mittaustulosten vakiomuotoinen kerääminen tietokantaan on aloitettu.