高功率3～5μm的中红外激光在激光雷达、红外对抗、红外主动成像等方面有重要应用。以能级跃迁方式工作的中红外激光器因体积庞大或需要低温运转，其应用受到限制；利用ZnGeP2、AgGaSe2和AgGaS2等红外非线性晶体，通过非线性频率变换技术可以获得中红外输出，但由于这些晶体的吸收系数大、损伤阈值低或晶体生长技术不成熟等因素，难于高功率应用；GaAs晶体红外波段透过率高、吸收系数小、损伤阈值高、热导率高、生长工艺成熟，非常适合CO2激光器倍频产生中红外激光，然而GaAs是单轴晶体必须通过准相位匹配技术才能进行有效的频率转换。本文利用晶片键合技术对GaAs极化方向反转堆叠的制备工艺和键合键面性能进行研究，采用氢离子束去除GaAs表面的氧化层的方法，降低了键合界面的光学损耗；采用在超高真空中进行预键合的工艺，降低了键合界面的微气孔密度；通过在710℃的Ar气氛下利用热膨胀夹具加压进行键合的工艺，提高了键合界面的键合力。高分辨透射电镜显示键合界面良好成键，界面附近电子衍射图显示包含界面的两层GaAs整体为单晶结构；界面解理表明键合力大于GaAs自身结合能。通过键合获得了大通光孔径、低损耗的周期性结构GaAs晶体，为实现高功率CO2激光器准相位匹配倍频提供了途径。