[發明專利]一種單片集成半導體隨機激光器

有效

• 申請號: 201711139130.3
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107809058B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 張明江;張建忠;呂天爽;喬麗君;劉毅;趙彤;王安幫;王云才
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

一種單片集成半導體隨機激光器由增益區和隨機反饋區兩部分組成，包括：一襯底；一下限制層，制作在襯底上；一有源層，制作在下限制層上；一上限制層，制作在有源層上；一波導層，為條狀，縱向制作在上限制層上面的中間；一P⁺電極層，用隔離溝將其分為兩段，制作在波導層上；一N⁺電極層，制作在下限制層的背面。其中，分為兩段的P⁺電極層分別對應于增益區和隨機反饋區。隨機反饋區采用摻雜波導，對增益區發出的光進行隨機反饋，進而產生隨機激光。本發明采用摻雜波導形成隨機諧振腔，是一種新型的單片集成半導體隨機激光器，其出射激光的頻率、強度都具有隨機性，且采用單片集成結構，重量輕、體積小、性能穩定、集成性強。

技術領域

本發明涉及半導體激光器領域，具體是涉及一種單片集成半導體隨機激光器。

背景技術

近年來，隨機激光器由于其特殊的反饋機制和廣闊的應用前景得到了廣泛的研究。在傳統的激光器中，光學諧振腔決定了激光的模式，即決定了激光的出射頻率。隨機激光器隨機光反饋形成隨機諧振腔，取代了傳統激光器中的光學諧振腔，其出射激光的頻率、強度都具有隨機性。

2009年，墨西哥E.I.Chaikina等人提出了基于分布式布拉格光柵反饋的Er / Ge共摻單模光纖隨機激光器（Liz? r N, Puente N P, Chaikina E I, et al. Single-modeEr-doped fiber random laser with distributed Bragg grating feedback[J].Optics Express, 2009, 17(2):395-404.），其使用掩模板技術在摻雜光纖中刻蝕布拉格光柵，通過大量隨機分布的布拉格光柵增加了諧振腔的有效長度，并且以這種方式提高了系統的效率和頻率選擇性。

2010年，Sergei K. Turitsyn等人提出了隨機分布式光反饋光纖激光器（Turitsyn S K, Babin S A, El-Taher A E, et al. Random distributed feedbackfibre laser[J]. Optics Express, 2012, 20(27):28033.）。其利用泵浦光注入光纖中產生的后向瑞利散射和拉曼效應放大，產生了隨機激光。

2012年，北京化工大學公開了一種隨機光纖激光器系統，采用全光纖化連接結構，將光纖激光器作為泵浦光源，利用光纖中的瑞利后向散射光放大形成激光（見中國專利：隨機光纖激光器，專利號：ZL201210328766.3）。光在光纖中傳播時產生的瑞利散射光較弱，在反饋過程中，由于光纖長度、光纖材料及分立器件結構缺陷等原因導致部分反饋光損耗。

2013年，馬向陽等人提出了一種基于雙重SiO₂-ZnO結構的電抽運隨機激光器（見中國專利：基于雙重SiO2-ZnO結構的電抽運隨機激光器、其制備方法及用途 ，專利號：201210490468.4）。在硅襯底的正面自下而上依次沉積有第一ZnO薄膜、第一SiO₂薄膜、第二ZnO薄膜、第二SiO₂薄膜和半透明電極，在硅襯底背面沉積有歐姆接觸電極，即制得了基于雙重SiO₂-ZnO結構的電抽運隨機激光器，閾值電流顯著降低，光輸出功率明顯提高。

2015年，電子科技大學公開了一種隨機激光器(見中國專利：隨機激光器、隨機諧振腔制造及探測微小顆粒濃度的方法，專利號：201510513253.3)，采用泵浦光源、激光反射鏡等器件，通過在隨機激光器諧振腔內壁涂有納米TiO2顆粒和紫外膠混合而成的隨機介質薄膜，在多重散射作用下，實現了隨機激光的可控輸出。該發明工藝復雜、技術要求高，這些都將對最終隨機激光的產生有較大影響。