[發(fā)明專利]一種電調(diào)控的有源耦合腔激光器

有效

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• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112134140B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦飛飛;王鵬輝;劉灃閱;朱剛毅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/042
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種電調(diào)控的有源耦合腔激光器，包括硅襯底；所述硅襯底上設(shè)置有第一有源耦合腔、第二有源耦合腔和硅襯底電極；所述第一有源耦合腔和第二有源耦合腔均通過硅柱固定在硅襯底上；所述第一有源耦合腔、第二有源耦合腔的底部與硅柱之間均設(shè)置有氮化鋁層；所述第二有源耦合腔的頂部設(shè)置有第一耦合腔電極和第二耦合腔電極；所述第一耦合腔電極和第二耦合腔電極均為半圓形結(jié)構(gòu)且相對設(shè)置。本發(fā)明在光激發(fā)下通過三個電極的不同組合供電方式給有源腔提供橫向和縱向電場，實現(xiàn)對發(fā)光模式的調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電調(diào)控的有源耦合腔激光器。

背景技術(shù)

GaN基半導(dǎo)體技術(shù)自誕生以來發(fā)展迅速，由于其具有光電轉(zhuǎn)換效率高、覆蓋波長范圍廣、使用壽命長、可直接調(diào)制等優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

相較于塊體結(jié)構(gòu)，微腔能有效實現(xiàn)光場限域、增強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用從而提高器件性能。同時，微腔的存在可以豐富塊體材料中的光學(xué)過程。光刻、反應(yīng)離子刻蝕等微加工技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計和制備GaN光學(xué)微腔提供了可能。基于GaN微腔的光電子器件，如激光器、探測器等備受人們的關(guān)注，但是目前的激光器件都是多模，且微腔結(jié)構(gòu)確定后模式相對固定，這阻礙了GaN紫外激光器的應(yīng)用。目前實現(xiàn)光譜調(diào)控的手段有減少微腔尺寸，設(shè)計耦合腔等，相較于前兩者，能原位實時調(diào)控的方式更有實際應(yīng)用價值，而電光效應(yīng)是目前證明的可行方案之一。如何利用電光效應(yīng)調(diào)控GaN微腔的激光特性，實現(xiàn)更好的性能是本發(fā)明要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在于提供一種電調(diào)控的有源耦合腔激光器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的GaN微腔的激光特性較差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種電調(diào)控的有源耦合腔激光器，包括硅襯底；所述硅襯底上設(shè)置有第一有源耦合腔、第二有源耦合腔和硅襯底電極；所述第一有源耦合腔和第二有源耦合腔均通過硅柱固定在硅襯底上；所述第一有源耦合腔、第二有源耦合腔的底部與硅柱之間均設(shè)置有氮化鋁層；所述第二有源耦合腔的頂部設(shè)置有第一耦合腔電極和第二耦合腔電極；所述第一耦合腔電極和第二耦合腔電極均為半圓形結(jié)構(gòu)且相對設(shè)置；所述第一有源耦合腔和第二有源耦合腔相互耦合。

進(jìn)一步的，所述第一有源耦合腔和第二有源耦合腔為直徑不等的圓盤腔且相互耦合。

進(jìn)一步的，所述第一耦合腔電極通過第一懸臂梁電極連接有第一引腳電極；所述第二耦合腔電極通過第二懸臂梁電極連接有第二引腳電極。

進(jìn)一步的，所述第一懸臂梁電極的底部設(shè)置有第一懸臂梁支撐；所述第二懸臂梁電極的底部設(shè)置有第二懸臂梁支撐；所述第一引腳電極的底部設(shè)置有第一引腳支撐；所述第二引腳電極的底部設(shè)置有第二引腳支撐；所述第一懸臂梁支撐、第二懸臂梁支撐、第一引腳支撐和第二引腳支撐為一整體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述第一懸臂梁支撐、第二懸臂梁支撐、第一引腳支撐和第二引腳支撐的底部均設(shè)置有氮化鋁層。

進(jìn)一步的，所述第一引腳支撐和第二引腳支撐均通過硅柱固定在硅襯底上。

進(jìn)一步的，所述第一有源耦合腔、第二有源耦合腔、第一懸臂梁支撐、第二懸臂梁支撐、第一引腳支撐和第二引腳支撐均為GaN層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明采用硅柱支撐有源耦合腔結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有源耦合腔可以被懸空，損耗降低的同時提高激光器本身的激光特性；有源耦合腔的設(shè)計可以有效調(diào)控激光模式；懸臂梁的引入可以解決器件懸空后電極制備中的搭橋技術(shù)帶來的困難；側(cè)面的電極引腳結(jié)構(gòu)能有效提升器件后期驅(qū)動的方便性，提升器件的實用性；另一方面，本發(fā)明采用的材料不僅僅是單一的氮化鎵材料，在氮化鎵下還有一層氮化鋁，該結(jié)構(gòu)可以有效隔絕氮化鎵與硅襯底之間的電學(xué)接觸，提升器件后期的電調(diào)控效果；在底部硅上還有硅襯底電極，與前兩個構(gòu)成類場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)，可以在橫向和縱向加入電場。

附圖說明