[發明專利]量子級聯激光裝置

在審

• 申請號: 201710803608.1
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107819271A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 福水裕之;角野努
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 龐乃媛

技術領域

本發明實施方式涉及量子級聯激光裝置。

背景技術

量子級聯激光裝置通過電子等載體的次能帶間躍遷發出寬波長范圍的紅外線。

紅外線波長由級聯連接的量子阱(英文：quantum well)層的能量等級決定。若每個阱層的厚度薄到10nm以下，則例如晶圓間阱層的厚度、組成元素的摩爾比等的可控性·可再現性就稱不上充分。因此，紅外線波長有時偏離預定的范圍。

【專利文獻1】日本特開2010－278326號公報

發明內容

本發明提供提高了發光波長的可控性·可再現性的量子級聯激光裝置。

實施方式的量子級聯激光裝置具有基板、半導體層疊體和第1電極。所述半導體層疊體借助次能帶間光學躍遷能夠發出紅外線激光。并且，所述半導體層疊體具有所述基板上設置的活性層和所述活性層上設置的第1包層。在所述半導體層疊體上設置脊形波導路，在所述第1包層上表面沿所述脊形波導路延伸的第1直線設置分布反饋區域。所述第1電極設置在所述分布反饋區域上表面。在所述分布反饋區域沿所述第1直線配置衍射光柵。所述分布反饋區域包含沿與所述第1直線正交方向的衍射光柵的長度隨著從所述分布反饋區域的一端向著另一端而增大的區域。

附圖說明

圖1(a)為第1實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的局部示意俯視圖，圖1(b)為說明沿第1直線的溫度分布的曲線圖；

圖2(a)為第1實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的沿A－A線的局部放大示意剖視圖，圖2(b)為沿B－B線的示意剖視圖；

圖3為通過模擬求得在位置P1、P2、P3上增益與波長的相關性的曲線圖；

圖4(a)為比較例所涉及的量子級聯激光裝置的分布反饋區域的示意俯視圖，圖4(b)為說明沿第1直線的溫度分布的曲線圖；

圖5為表示峰值波長與阱層厚度的變化率的相關性的曲線圖；

圖6為表示表1所示的結構中增益與波長的相關性的曲線圖；

圖7(a)為表示分布反饋區域的第1變形例的示意俯視圖，圖7(b)為表示分布反饋區域的第2變形例的示意俯視圖；

圖8(a)為第2實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的局部示意俯視圖，圖8(b)為第3實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的局部示意俯視圖。

圖中，10-基板；12-活性層；14-第1包層；14a-衍射光柵；20-半導體層疊體；30-第1電極；30a-(第1電極的)第1區域；30b-(第1電極的)第2區域；40、41、42-分布反饋區域；40a-一端；40b-另一端；50-第1直線；D1、D2、D4、D5-(衍射光柵的)間距；RG-脊形波導路；W1、W2、W3、W4-(衍射光柵的)長度

具體實施方式

下面參照附圖對本發明的實施方式進行說明。

圖1(a)為第1實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的局部示意俯視圖，圖1(b)為說明沿第1直線的溫度分布的曲線圖。

圖1(a)表示設置第1電極30前的脊形波導路RG的上表面。

并且，圖2(a)為第1實施方式所涉及的量子級聯激光裝置的沿A－A線的局部放大示意剖視圖，圖2(b)為沿B－B線的示意剖視圖。

如圖2(a)、(b)所示，第1實施方式所涉及的量子級聯激光裝置具有基板10、半導體層疊體20和第1電極30。

半導體層疊體20具有通過次能帶間光學躍遷能夠發出紅外線激光90、并且設置在基板10上的活性層12，以及設置在活性層12上的第1包層14。在半導體層疊體20上設置有脊形波導路RG。

在第1包層14的上表面沿脊形波導路RG延伸的第1直線(與A－A線平行)50設置有分布反饋區域40。第1電極30設置在分布反饋區域40的上表面。并且，也可以在脊形波導路RG的兩側面和基板10的上表面設置電介質層60。在基板10為導電性的情況下，能夠在基板10的里面設置第2電極32。

如圖1(a)和圖2(a)所示，在分布反饋區域40沿第1直線50配置具有預定間距D1的衍射光柵14a。衍射光柵14a的沿與第1直線50正交方向的長度隨著從分布反饋區域40的一端40a沿第1直線50向另一端40b而增大。例如，假設在一端40a的衍射光柵40a的長度為W1，在另一端40b的長度為W2。即，在第1實施方式中，衍射光柵14a的長度W1＜W2。如果使1.5W1≦W2≦3W1等，則將橫向的光束展開角度保持在預定范圍內、并且控制溫度分布變得容易。