[發明專利]雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列、構建方法及其應用

有效

• 申請號: 202110059235.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112769037B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 鄭婉華;傅廷;周旭彥;賈宇飛;陳靜瑄;王宇飛;王學友;齊愛誼
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/40;H01S5/042
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，包括：

主陣列，由一個或者多個相連的第一波導單元構成，其中，至少一個所述第一波導單元有電流注入并提供增益促使基超模激射；

第一副陣列和第二副陣列，所述第一副陣列和第二副陣列均由一個或者多個相連的第二波導單元構成，用于產生本征損耗并耗散高階超模，其中，所述第一副陣列和所述第二副陣列分別位于所述主陣列兩側；

所述主陣列通過超對稱變換得到所述第一副陣列和所述第二副陣列，其中執行所述超對稱變換的最大階數應當使得所述第一副陣列和所述第二副陣列中具有除所述主陣列的基超模以外的所有高階超模所對應的本征值。

2.根據權利要求1所述的雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，所述第一波導單元和所述第二波導單元均包括由下至上依次設置的N型側電極、N型襯底層、N型限制層、N型波導層、未摻雜芯層、P型波導層、P型限制層、P型接觸層、絕緣層和P型側電極；其中：

所述N型側電極和所述P型側電極用于電流的注入；

所述N型襯底層用于支撐所述第一波導單元或所述第二波導單元；

所述未摻雜芯層用于復合載流子和產生光子；

所述P型波導層和所述N型波導層用于擴展基模場；

所述P型限制層和所述N型限制層用于限制基模場的擴展；

所述P型接觸層用于與所述P型側電極形成歐姆接觸；

所述絕緣層，用于在所述主陣列的部分或者全部的第一波導單元上形成電極窗口，限制電流的注入范圍。

3.根據權利要求2所述的雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，所述主陣列的至少一個所述第一波導單元中的所述P型接觸層和所述P型側電極直接接觸。

4.根據權利要求2所述的雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，所述N型襯底層、所述N型限制層、所述N型波導層、所述未摻雜芯層、所述P型波導層和所述P型限制層為半導體材料。

5.根據權利要求1所述的雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，所述主陣列通過超對稱變換得到所述第一副陣列和所述第二副陣列包括：

按照如下公式(一)對所述主陣列的哈密頓量進行矩陣變換：

QR＝H₀-β_i (一)

其中：Q為正交矩陣，R為上三角矩陣，β_i為第i個需要從主陣列濾除的本征值，H₀為主陣列的哈密頓量；

按照如下公式(二)根據所述矩陣變換計算所述第一副陣列或所述第二副陣列的哈密頓量：

H₁＝[RQ+β_i]_N-1 (二)

其中：H₁為第一副陣列或第二副陣列的哈密頓量，N-1表征所求矩陣的前N-1行和前N-1列；

根據所述主陣列的刻蝕深度和所述第一副陣列或所述第二副陣列的哈密頓量的矩陣元計算得到所述第一副陣列或所述第二副陣列。

6.根據權利要求1所述的雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列，其特征在于，所述雙邊耦合超對稱半導體激光器陣列的泵浦方式為電注入。