[實用新型]一種帶有多層光柵層的半導體激光芯片結構

有效

• 申請號: 201220661682.7
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN203056368U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王智勇;堯舜;潘飛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本實用新型涉及一種半導體激光芯片結構，屬于光學與激光光電子技術領域。?

背景技術

半導體激光器具有光電轉換效率高、結構緊湊、體積小、重量輕、壽命長及波長覆蓋范圍廣、可調諧等優點，但是，半導體激光器存在光譜較寬、中心波長隨環境溫度漂移等缺點。?

通常大功率半導體激光器光譜寬度(FWHM)在2～5nm，溫漂系數在0.3nm/K。這限制了大功率半導體激光器的一些重要應用，如泵浦YAG固體激光器需要大功率半導體激光器泵浦源輸出光譜與激光晶體吸收光譜良好匹配，提高輸出功率和光電轉換效率；激光助視照明要求激光光源具有穩定的工作波長和較小的譜寬以高效濾除背景光、提高系統的信號信噪比。而且，光譜范圍寬會造成半導體激光器不能直接用在需要精密光譜特性的基礎研究領域。?

為了改善半導體激光器的光譜特性,有些公司和研究小組開發了垂直腔面發射半導體激光器，但是輸出功率不夠高。在很多情況下，研究人員通過在激光器外再增加一些光反饋元件，使得激光器的后反射面和光反饋元件之間形成一個外腔，由于外腔對激光器模式的選擇作用，可以大幅度壓窄半導體激光器的光譜線寬，同時通過外腔光學元件的調諧作用，使得激光波長可以精確調諧，成為精密光譜研究中一個重要的工具。但是采用外腔半導體激?光器需要外加光學元件，結構復雜需要維護。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于改善現有大功率半導體激光器的上述缺陷，提出一種帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構。與現有的激光芯片結構相比，本實用新型的帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構可以對發射激光波長進行選擇損耗，壓縮激光器輸出光譜寬度。通過波長選擇層的光譜選擇，實現中心波長低損耗，而抑制其它波長的在諧振腔的振蕩，這樣可以充分的利用載流子復合的能量，獲得高功率的窄光譜輸出。?

本實用新型提出一種結構更加完善的帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構，為實現上述實用新型目的，本實用新型采取如下技術方案：?

一種帶有多層光柵層的半導體激光芯片結構，包括有在襯底1材料上，采用金屬有機化學氣相沉積法進行外延層生長，依次生長的N型摻雜的限制層2，N型摻雜的波長選擇層3，N型摻雜的波導層4，量子阱5，P型摻雜的波導層6，P型摻雜的波長選擇層7，P型摻雜的限制層8。?

所述的作為波長選擇層的N型摻雜的波長選擇層3，P型摻雜的波長選擇層7是由多對交替生長的兩種不同折射率和光學厚度為輸出激光波長的1/4的材料組成?

本實用新型可以取得如下有益效果：?

這種帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構有如下優點：它是通過波長選擇層對激光器激射波長進行選擇，波長選擇層3，7中交替生長的兩種不同材料的折射率和厚度，需要滿足光學厚度為輸出激光波長的1/4。通過有選擇的反射和損耗不同波長，實現激光發射中心波長的選擇，邊緣光譜損耗?高，中心波長處損耗低，容易獲得更高的增益形成激光振蕩，完成光譜寬度的壓縮，能夠解決背景技術中所述的激光光譜寬的問題，并最終獲得高功率輸出。?

附圖說明

圖1是本實用新型中一種帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構；?

圖1中：1、襯底，2、N型摻雜的限制層，3、N型摻雜的波長選擇層，4、N型摻雜的波導層，5、量子阱，6、P型摻雜的波導層，7、P型摻雜的波長選擇層，8、P型摻雜的限制層。?

具體實施方式

現結合附圖，以GaAs基808nm半導體激光器為例，但不限于GaAs基半導體激光器對本實用新型的具體實施方式進一步說明:?

實施例：?

為了進一步說明本實用新型的結構和特征，以下結合實施例及附圖對本實用新型進一步的說明。如圖1所示，一種帶有波長選擇層的半導體激光芯片結構。?

本實施例中的一種帶有多層光柵層的半導體激光芯片結構包括：在GaAs襯底1材料上，采用金屬有機化學氣相沉積法進行外延層生長，依次完成N型摻雜的限制層2的生長，N型摻雜的限制層2材料為N-AlGaAs，完成20對Al0.9Ga0.1As和GaAs交替生長組成的N型摻雜的波長選擇層3的生長，完成N型摻雜的波導層4的生長，N型摻雜的波導層4的材料為N-GaAs，完成量子阱5的生長，量子阱5的材料是InGaAs，完成P型摻雜的波導層6的生長，P型摻雜的波導層6的材料為N-GaAs，完成20對Al0.9Ga0.1As?和GaAs交替生長組成的P型摻雜波長選擇層7的生長，完成P型摻雜的限制層8的生長，P型摻雜的限制層8的材料是AlGaAs。?

該波長選擇層還可以根據波長需要調節各元素之間的組份，實現不同波長的選擇損耗，可以增加和減少Al_0.9Ga_0.1As和GaAs的層數調節損耗效率，完成半導體激光窄脈寬輸出。?