[發明專利]一種低線寬的F-P腔應變量子阱激光器

無效

• 申請號: 201110217210.2
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102332681A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 李林;張帆;馬曉輝;李占國;高欣;曲鐵;薄報學;劉國軍
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/343
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司 22001
• 代理人: 馬守忠;宋天平

技術領域

本發明涉及半導體激光器領域，尤其是低線寬的F-P腔應變量子阱激光器。

背景技術

半導體激光器以其體積小、重量輕廣泛的應用于固體激光器泵浦和軍事應用等領域。量子阱激光器是近些年來新發展的一種新型半導體激光器。由于其有源層厚度小于電子平均自由程，使載流子只能在有源層運動，提高了激光器的轉換效率。線寬展寬因子(Linewidth?Enhancement?Factor，αfactor)是影響半導體激光器譜線寬度的重要因素。它不僅直接影響半導體激光器的譜線寬度，而且會對激光器的模式穩定，電流調制下的啁啾，注入鎖定范圍、光放大系數以及光反饋效應等均會產生影響。

目前文獻報道的量子阱激光器線寬展寬因子測量值一般為1-3，為了降低譜線展寬給激光器動態特性帶來的影響，實現激光器窄線寬輸出，需要一種低線寬的F-P腔應變量子阱激光器。

目前窄線寬半導體激光器主要有分布反饋激光器(DFB)、分布布拉格反饋激光器(DBR)和光柵外腔激光器，這三種激光器確實實現了低線寬的輸出，但是這三種激光器有著共同的難點就是腔面加工工藝復雜[王麗麗、任建華、趙同剛、徐大雄、饒嵐、吳煒、郭永新2005激光技術294][江劍平2000半導體激光器(北京：電子工業出版社)第125頁]。而對于F-P腔應變量子阱激光器，其制作方法已經較為成熟，但普通的F-P腔應變量子阱激光器線寬較寬，普通的F-P腔應變量子阱激光器的結構如圖2所示[劉安平、段利華、周勇2010光電子·激光21163]：

21為襯底層，材料為GaAs；22為緩沖層，厚度為500nm，材料為N型GaAs；23為n型下限制層，厚度為1500nm，材料為AlGaAs；24為限制層，厚度為200nm，材料為AlGaAs；25為接觸層，厚度為50nm，材料為GaAs；26為應變緩沖層，厚度為6nm，材料為In_xGa_1-xAs；27為波導層，厚度為60nm，材料為GaAs；28為有源層，厚度為6nm，材料為In_xGa_1-xAs；29為波導層，厚度為100nm，材料為GaAs；30為限制層，厚度為200nm，材料為AlGaAs；31為限制層，厚度為1300nm，材料為P型AlGaAs；32為接觸層，厚度為200nm，材料為GaAs；有源層In_xGa_1-xAs材料，x＝0.1，阱寬厚度為6nm。根據公式Δλ為線寬，λ為中心波長，Δω為對應的頻率寬度，c為光速，經過計算此激光器角頻率對應線寬為Δω＝2713GHz，線寬較寬。

發明內容

為了解決現有F-P腔應變量子阱激光器線寬存在的問題，本發明提供了一種低線寬的F-P腔應變量子阱激光器。

本發明提供的一種低線寬的F-P腔應變量子阱激光器，其構成包括：順次連接的襯底1、緩沖層2、n型下限制層3、下波導層4、下勢壘層5、有源層6、上勢壘層7、上波導層8、p型上限制層9和歐姆接觸層10；襯底層1的材料為GaAs；緩沖層2，厚度為100nm，材料為GaAs，摻入濃度為1×10¹⁸cm^-3的Si雜質；n型下限制層3，厚度為1500nm，材料為Al_0.7Ga_0.3As，摻入濃度為1×10¹⁸cm^-3的Si雜質；下波導層4，厚度為100nm，材料為Al_0.3Ga_0.7As；下勢壘層5，厚度為20nm，材料為GaAs；有源層6，厚度為3～5nm，采用In_xGa_1-xAs應變材料，x＝0.33；上勢壘層7，厚度為20nm，材料為GaAs；上波導層8，厚度為100nm，材料為Al_0.3Ga_0.7As；p型下限制層9，厚度為1500nm，材料為Al_0.7Ga_0.3As，摻入濃度為1×10¹⁸cm^-3的Si雜質；歐姆接觸層10，厚度為300nm，材料為Al_0.7Ga_0.3As，摻入濃度為1×10¹⁹cm^-3的Be雜質。

襯底1采用n型GaAs材料，用于在其上進行激光器各個層的外延生長。