[發明專利]一種增強發光效率穩定輸出波長的半導體激光器

在審

• 申請號: 201710610296.2
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107370020A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 方鉉;魏志鵬;唐吉龍;房丹;賈慧民;王登魁;王菲;李金華;楚學影;王曉華
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S5/068
• 分類號: H01S5/068;H01S5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種增強發光效率穩定輸出波長的半導體激光器，該半導體激光器結構具體包括發光結構部分和增強發光效率穩定輸出波長結構部分，所述半導體激光器發光結構部分是由半導體激光器材料外延結構組成，依次由襯底、緩沖層、下光限制層、下波導層、半導體激光器有源區、上波導層、上光限制層構成，所述半導體激光器增強發光效率穩定輸出波長結構部分由金屬納米圓盤周期陣列結構構成，其特征在于，這種增強發光效率穩定輸出波長的半導體激光器結構中具有金屬納米圓盤周期陣列結構，金屬納米圓盤周期陣列結構制備在半導體激光器發光結構部分中的上波導層的上面，通過控制上波導層厚度、金屬納米圓盤陣列結構的周期、金屬納米圓盤的直徑、金屬納米圓盤的高度這些參數以及金屬納米圓盤周期陣列結構所用的材料實現調控金屬納米圓盤周期陣列結構的共振頻率，使金屬納米圓盤周期陣列結構的共振頻率與半導體激光器輸出波長頻率相同，利用金屬表面等離子體共振效應使金屬納米圓盤周期陣列結構選擇出頻率與該金屬納米圓盤周期陣列結構共振頻率相同的光子，實現選擇出半導體激光器結構中受激輻射產生的頻率與金屬納米圓盤周期陣列結構共振頻率相同的光子，進而使半導體激光器實現穩定輸出波長，使半導體激光器輸出波長線寬更窄，同時金屬表面等離子體共振效應使半導體激光器穩定輸出波長的光子與金屬納米圓盤周期陣列結構達到共振，進一步增強半導體激光器的發光效率。

2.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，該結構由金屬納米圓盤周期陣列結構構成，該金屬納米圓盤周期陣列結構均勻制備在半導體激光器發光結構部分中的上波導層上，位于上波導層與上光限制層之間，該金屬納米圓盤周期陣列結構的材料為貴金屬材料Au、Ag、Pt，通過調控上波導層厚度、金屬納米圓盤陣列周期、金屬納米圓盤直徑、金屬納米圓盤高度這些參數實現對半導體激光器發光結構部分特定頻率光子的選擇。

3.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，該結構具體依次包括襯底、緩沖層、下光限制層、下波導層、半導體激光器有源區、上波導層、上光限制層，該結構中的上波導層上制備金屬納米圓盤周期陣列結構，可對波導層厚度進行調節實現金屬納米圓盤周期陣列結構的共振頻率，該半導體激光器結構有源區輸出波長可以為808nm、850nm、980nm、1060nm。

4.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，金屬納米圓盤周期陣列結構，工藝簡單，具有光柵結構對半導體激光器激光輸出頻率選擇的作用，降低制備工藝過程中對半導體激光器芯片的損傷。

5.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，利用金屬表面等離子體共振效應使金屬納米圓盤周期陣列結構對半導體激光器發光結構部分受激輻射產生的光子的頻率進行選擇，實現半導體激光器單模窄線寬激光輸出。

6.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，半導體激光器發光結構部分和增強發光效率穩定輸出波長結構部分均在高真空材料制備儀器中制備，避免外延材料被氧化。

7.如權利要求1所述的增強發光效率穩定輸出波長半導體激光器結構，其特征在于，金屬納米圓盤周期陣列結構固有頻率與半導體激光器發光結構部分有源區激光輸出頻率相同，達到共振，實現半導體激光器高效率激光輸出。