[發明專利]一種高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構

有效

• 申請號: 201410503050.1
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104362225B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 周勇;唐祖榮;段利華;劉萬清;劉尚軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/30
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明屬于SLD(Super Luminescent Diode，超輻射發光二極管)領域，具體涉及一種能實現發射波長800nm波段，高輸出功率和低偏振度工作的SLD外延結構。

背景技術

SLD的性能介于激光器與發光二極管之間，具有短相干長度，低噪聲以及寬光譜等優點，是光纖陀螺、波分復用、相干層析成像等的理想光源。實際的SLD光源發射的是部分偏振光，大部分的功率在平行于半導體結的水平偏振中，并且在相同驅動電流下，光源出射光的偏振度會隨著外界環境的變化而波動，在光纖陀螺中會導致偏振相位誤差。光源出射的光的偏振度越高，其出射光的偏振態對外界環境越敏感，通常采取在光源后面合理設計消偏器以盡量降低其偏振度。為了提高光纖陀螺中光探測器的輸出信噪比，必須加大入射到探測器上的光功率，可以通過盡量減少陀螺光路中的各種光損耗，但是這種方法的作用非常有限，另一種途徑是使用大功率SLD光源。近年來關于SLD的研究主要集中在～800nm，～1310nm以及～1550nm等波段，其中1310nm以及1550nm波段均有成熟的低偏結構，而800nm波段的低偏SLD研究較少。

發明內容

在SLD的有源區中，光是以電磁波的形式傳播的，它分為電場偏振方向垂直于傳播方向的TE(Tangential electrical)模和磁場偏振方向垂直于傳播方向的TM(Tangential magnetic)模。通常情況下，SLD光源按偏振度可分為高偏振度光源和低偏振度光源，在只存在TE模或TM模時，光源的偏振度(DOP)為100％，為線偏振光；當TE模和TM模的光強基本相等時，光源的偏振度接近于零，為低偏振度光源(或偏振度不敏感光源)。因此，本發明的發明人經過研究發現，調節TE模和TM模的增益，就可以獲取低偏振度光輸出。

一般無應變有源層的SLD，其TE模和TM模的材料增益大致相同，但由于TE模的光限制因子大于TM模，導致TE模的模式增益要大于TM模的模式增益，從而使SLD難以實現低偏光輸出。張應變量子阱中，輕空穴帶位于價帶頂并與重空穴帶分離，電子到輕空穴的躍遷(發射TM模式光子)強度大于電子到重空穴帶的躍遷(發射TE模式光子)強度，兩種模式光子強度差與量子阱阱層材料的應變量密切相關。

為了實現800nm波段SLD的低偏輸出，本發明采用如下技術方案：

一種高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構，包括在N型襯底上順序層疊的N型緩沖層、N型下包層、下漸變層、有源層、上漸變層、P型上包層和P型接觸層，所述有源層的材料為GaAs_(1-x)P_x，其中所述x為材料磷組分，且0.01≤x≤0.08。

本發明提供的高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構中，采用GaAsP作為量子阱結構的阱層材料，通過調整阱層的組分來調整應變量和發光波長，從而達到低偏振度光輸出的要求，且發光波長恰好處于800nm波段；同時，量子阱結構的采用可以提高SLD的輸出功率。

附圖說明

圖1是本發明提供的高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構示意圖。

圖中，11、N型襯底；12、N型緩沖層；13、N型下包層；14、下漸變層；15、有源層；16、上漸變層；17、P型上包層；18、P型接觸層。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

請參考圖1所示，一種高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構，包括在N型襯底11上順序層疊的N型緩沖層12、N型下包層13、下漸變層14、有源層15、上漸變層16、P型上包層17和P型接觸層18，所述有源層15的材料為GaAs_(1-x)P_x，其中所述x為材料磷組分，且0.01≤x≤0.08。

本發明提供的高功率低偏振度的800nm波段SLD外延結構中，采用GaAsP作為量子阱結構的阱層材料，通過調整阱層的組分來調整應變量和發光波長，從而達到低偏振度光輸出的要求，且發光波長恰好處于800nm波段；同時，量子阱結構的采用可以提高SLD的輸出功率。

作為具體實施例，所述N型襯底11的材料為GaAs(砷化鎵)，采用GaAs作為所述N型襯底的材料，由此可以為外延層提供晶格匹配的基底材料。