[發(fā)明專利]一種具有穩(wěn)定波長的鎖模半導(dǎo)體激光器

在審

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• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105742956A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔碧峰;房天嘯;郝帥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有穩(wěn)定波長的鎖模功能的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

一種把多縱模激光器中各縱模的初相位關(guān)系固定,最終形成等時間間隔的光脈沖序列的方法就是鎖模。各縱模在時間和頻率間隔上保持同步和一定，那么這種激光器將會輸出脈沖窄、峰值功率很高的超短脈沖。正是由于半導(dǎo)體鎖模激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊,高效等一系列優(yōu)點,才導(dǎo)致近幾年來在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的非線性成像的應(yīng)用研究突飛猛進。然而鎖模激光器輸出的波長并不穩(wěn)定，造成這種現(xiàn)象的原因在于原發(fā)的因子的受激發(fā)射是一個隨機過程，使得其能量最高的光子的頻率不穩(wěn)定，只要復(fù)合半導(dǎo)體材料帶隙即可。

為解決輸出波長不穩(wěn)定這一問題，提出一種具有穩(wěn)定波長的鎖模半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，使用一定數(shù)量的光柵進行縱模選擇，將理想波長高透，達到輸出波長穩(wěn)定的效果。由于光柵利用到的是電子束光刻，操作相對簡單，集成度高，成本較低，易于實現(xiàn)穩(wěn)定波長。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決一般鎖模半導(dǎo)體激光器輸出光波長不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明提出一種具有穩(wěn)定波長的鎖模半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。

一種具有穩(wěn)定波長的鎖模半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于：主要包括半導(dǎo)體激光器芯片(1)、飽和吸收區(qū)(2)與其一側(cè)的全反膜、中間的電隔離槽(5)、增益區(qū)(3)和出光處的若干對光柵(4)及增透膜。

在半導(dǎo)體激光器芯片(1)的P面上，從端面A開始依次為飽和吸收區(qū)(2)、中間的電隔離槽(5)、增益區(qū)(3)和出光處的若干對光柵(4)；在飽和吸收區(qū)(2)對應(yīng)的端面A處具有全反膜；增益區(qū)(3)出光方向垂直光柵(4)。

在光柵(4)出光處對應(yīng)的半導(dǎo)體激光器芯片(1)端面B處設(shè)有增透膜。半導(dǎo)體激光器芯片(1)端面A和端面B相對。

增益區(qū)(3)體材料為GaN/InGaN、AlGaAs/GaAs、InGaAs/AlGaAs、InAs/GaAs、AlGaInAs/InP、GaInNAsSb/GaAs、InGaAsP/InP、AlGaIn/AsSb/GaSb等體系中任意一種，增益區(qū)可以是直的也可以是中間帶有角度θ的彎折結(jié)構(gòu)，彎折角度θ≤7°，而本發(fā)明設(shè)計的增益區(qū)是彎曲的，好處在于可以和飽和吸收區(qū)配合，使非最高增益的模式衰減更快。

出光處的若干對光柵(4)為具有波長選擇功能的光柵，光柵擺放的方向垂直于增益區(qū)出光方向，對不同中心波長的波段進行縱模選擇，達到輸出波長的穩(wěn)定。光柵數(shù)量越多，選模越精準，可以達到更好的效果。出光經(jīng)過光柵后，出射光必須在B面上。

由于隔離槽(5)的作用是電隔離，并不是光隔離，所以對于光波導(dǎo)在飽和吸收區(qū)和增益區(qū)之間是連續(xù)的。電隔離槽的寬度在5μm～50μm之間，凹槽深度在50nm～5μm之間。在工作時，增益區(qū)加正向電流形成增益，而吸收區(qū)加反向偏壓來控制可飽和吸收恢復(fù)時間，從而獲得較窄的脈沖輸出。

半導(dǎo)體激光器芯片(1)對波長集中在300nm～2μm的波段進行高反。

本發(fā)明的優(yōu)勢是：不需要外界的客觀因素，對于不同全反光的波段，只需要將增益區(qū)出光處一側(cè)加上若干對光柵，方可實現(xiàn)縱模的選擇，達到波長選擇的作用。穩(wěn)定的波長可以減小工藝上的誤差，使工藝流程簡單化，集成度也隨之提高。其意義不僅僅在于會有極好的應(yīng)用前景和巨大的市場，帶來的節(jié)能環(huán)保效應(yīng)也將推動綠色科技的發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的具有穩(wěn)定波長的鎖模半導(dǎo)體激光器立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明設(shè)計平面結(jié)構(gòu)圖；

圖3為圖1沿CC’的剖視圖；

圖中，1半導(dǎo)體激光器芯片、2飽和吸收區(qū)、3增益區(qū)、4光柵、5中間的電隔離槽。

具體實施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1