[發明專利]量子級聯激光器

在審

• 申請號: 202110332923.7
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113471815A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 藤田和上;日高正洋
• 申請（專利權）人: 浜松光子學株式會社
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;黃浩

1.一種量子級聯激光器，其具備：

基板；

活性層，其設置于所述基板上，

所述活性層具有級聯結構，所述級聯結構層疊多級包括使光產生的發光層和電子從所述發光層被輸送的注入層的單位層疊體而成，

所述發光層及所述注入層分別具有量子阱層及勢壘層交替層疊而成的量子阱結構，

在所述單位層疊體中的所述發光層和所述注入層之間設置有分離層，所述分離層包括具有比所述發光層中所含的所述量子阱層的平均層厚小且比所述注入層中所含的所述量子阱層的平均層厚小的層厚的作為所述量子阱層的分離量子阱層。

2.根據權利要求1所述的量子級聯激光器，其中，

所述分離量子阱層的層厚比所述發光層中所含的所述量子阱層中與所述分離量子阱層相鄰的第一量子阱層的層厚小，且比所述注入層中所含的所述量子阱層中與所述分離量子阱層相鄰的第二量子阱層的層厚小。

3.根據權利要求2所述的量子級聯激光器，其中，

所述分離量子阱層的層厚為所述第一量子阱層的層厚的1/2以下，且為所述第二量子阱層的層厚的1/2以下。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的量子級聯激光器，其中，

所述單位層疊體在根據所述量子阱結構的子帶能級結構中具有發光上位能級、發光下位能級、以及所述分離量子阱層的基底能級引起的非線性能級。

5.根據權利要求4所述的量子級聯激光器，其中，

將所述發光上位能級和所述非線性能級的能量間隔設定為比縱光學聲子的能量E_LO小。

6.根據權利要求4或5所述的量子級聯激光器，其中，

將在作為所述單位層疊體的第一單位層疊體中能量最低的能級即低能級和配置于所述第一單位層疊體的后級的作為所述單位層疊體的第二單位層疊體中的所述發光上位能級之間的反交叉能隙設定為比所述低能級和所述第二單位層疊體中的所述非線性能級之間的反交叉能隙大。

7.根據權利要求4～6中任一項所述的量子級聯激光器，其中，

在所述單位層疊體中，所述分離量子阱層由從最前的所述量子阱層開始數第4～6個所述量子阱層中的任一個構成。

8.根據權利要求4～7中任一項所述的量子級聯激光器，其中，

所述單位層疊體構成為通過所述發光上位能級、所述發光下位能級及所述非線性能級共振的雙共振工藝來產生作為中紅外光的第一頻率ω₁的光及第二頻率ω₂的光、以及所述第一頻率ω₁及所述第二頻率ω₂的差頻率ω_THz的太赫茲波。

9.根據權利要求1～8中任一項所述的量子級聯激光器，其中，

所述分離層包括所述單位層疊體的層疊方向上的、配置于所述分離量子阱層的兩側的作為所述勢壘層的分離勢壘層，

所述分離勢壘層的層厚比所述發光層中所含的所述勢壘層的平均層厚小且比所述注入層中所含的所述勢壘層的平均層厚小。

10.根據權利要求1～9中任一項所述的量子級聯激光器，其中，

所述分離層包括所述單位層疊體的層疊方向上的、配置于所述分離量子阱層的兩側的作為所述勢壘層的分離勢壘層，

所述分離勢壘層的層厚比所述發光層中所含的所述勢壘層中與所述分離勢壘層相鄰的第一勢壘層的層厚及所述注入層中所含的所述勢壘層中與所述分離勢壘層相鄰的第二勢壘層的層厚小。