[發(fā)明專利]一種太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110930643.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN113594857A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐剛毅;何力;朱海卿;王凱;譚誠;朱歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): H01S5/34
• 分類號(hào): H01S5/34;H01S5/12
• 代理公司: 上海滬慧律師事務(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，包括一襯底以及位于該襯底上方的鍵合金屬層，其特征在于，所述鍵合金屬層的上方設(shè)有沿激光器的長度方向排布且彼此相連的種子激光區(qū)和總線波導(dǎo)，以及設(shè)于所述總線波導(dǎo)的一側(cè)、沿激光器的長度方向排布且彼此間隔開的諧振環(huán)和過渡電極，在所述諧振環(huán)和所述過渡電極之間架設(shè)有金屬空氣橋，并且所述種子激光區(qū)的端部以及所述總線波導(dǎo)的端部設(shè)有吸收邊界。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述種子激光區(qū)自下而上包括第一有源區(qū)和第一頂部金屬層，所述第一有源區(qū)中具有周期性光柵結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述周期性光柵結(jié)構(gòu)由若干尺寸相同的長條形光柵組成，所述長條形光柵等距間隔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述總線波導(dǎo)包括漸變區(qū)和保持區(qū)，所述漸變區(qū)的寬度從所述種子激光區(qū)向所述保持區(qū)漸縮，所述保持區(qū)為寬度保持不變的長條形區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述漸變區(qū)具有起始側(cè)和終止側(cè)，所述起始側(cè)的寬度與所述種子激光區(qū)的寬度相匹配，所述終止側(cè)的寬度則與所述保持區(qū)的寬度相匹配。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述諧振環(huán)自下而上依次包括第三有源區(qū)和第三頂部金屬層，且所述第三頂部金屬電極具有周期性雙狹縫結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器，其特征在于，所述周期性雙狹縫結(jié)構(gòu)由若干組等距間隔并成一定角度周向排布的雙狹縫組成，每組雙狹縫則由兩個(gè)長度方向指向所述諧振環(huán)的軸心的單狹縫構(gòu)成。

8.一種太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器的制備方法，其特征在于，包括：

步驟S1，制備具有鍵合金屬層和有源區(qū)層的襯底；

步驟S2，在具有鍵合金屬層和有源區(qū)層的襯底上制作出吸收邊圖形；

步驟S3，在吸收邊圖形區(qū)域內(nèi)的有源區(qū)層的表面制作出周期性光柵圖形，并對(duì)具有周期性光柵圖形的有源區(qū)層進(jìn)行腐蝕，得到周期性光柵狹縫；

步驟S4，在進(jìn)行所述步驟S3之后的有源區(qū)層的表面制作電極圖形，并在光刻好的電極圖形上生長金屬，剝離后形成頂部金屬層；

步驟S5，以光刻膠作為所述頂部金屬層的掩膜，對(duì)未被光刻膠覆蓋的有源區(qū)層的區(qū)域進(jìn)行刻蝕，露出鍵合金屬層，制作完成種子激光區(qū)、總線波導(dǎo)、諧振環(huán)、過渡電極以及吸收邊界；

步驟S6，在所述諧振環(huán)和所述過渡電極之間制作金屬空氣橋。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器的制備方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

步驟S11，制備具有第一金屬層的第一襯底；包括：提供第一基底，在第一基底表面外延生長腐蝕阻擋層，在腐蝕阻擋層上外延生長上接觸層，在上接觸層上外延生長有源區(qū)層，在有源區(qū)層外延生長下接觸層，然后在下接觸層上形成第一金屬層；

步驟S12，制備具有第二金屬層的第二基底；包括：提供第二基底，在第二基底表面形成第二金屬層；

步驟S13，將所述第一金屬層與所述第二金屬層鍵合在一起，形成鍵合金屬層；

步驟S14，對(duì)所述第一基底進(jìn)行腐蝕，露出腐蝕阻擋層，再去除腐蝕阻擋層，所述第二基底作為所述襯底。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太赫茲矢量渦旋量子級(jí)聯(lián)激光器的制備方法，其特征在于，所述步驟S6包括：

步驟S61，將光刻膠填入所述諧振環(huán)和所述過渡電極之間的空隙，以使所述諧振環(huán)的頂部金屬層以及所述過渡電極的頂部金屬層的表面具有一定寬度的光刻膠；

步驟S62，采用高溫烘烤光刻膠，以使所述諧振環(huán)的頂部金屬層以及所述過渡電極的頂部金屬層表面的光刻膠變形拱起；

步驟S63，制作形成光刻膠倒臺(tái)面，并在變形拱起的光刻膠表面生長金屬；

步驟S64，對(duì)進(jìn)行所述步驟S63后的所有區(qū)域進(jìn)行頂部涂膠保護(hù)，并對(duì)進(jìn)行步驟S63后的襯底通過化學(xué)腐蝕進(jìn)行減薄，然后在減薄后的襯底背后生長金屬；

步驟S65，剝離多余的金屬，并去除填入的光刻膠，制備出金屬空氣橋。