[發(fā)明專利]基于TiS3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111404430.6
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN113839306B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張凱;張君蓉;張玉雙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/30
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 仲崇明

本發(fā)明公開了一種基于TiS₃的垂直腔面激光器，包括上DBR、下DBR以及設(shè)置于上DBR和下DBR之間的有源層，所述有源層采用TiS₃，所述上DBR和下DBR之間的微腔的厚度為1.74μm~2.44μm，激光器的發(fā)光波長λ=1260~1360nm。本發(fā)明利用TiS₃與特定DBR微腔耦合，可實現(xiàn)O波段的垂直腔面激光器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種光電器件，特別是關(guān)于一種基于TiS₃的垂直腔面激光器及其制作方法。

背景技術(shù)

近年來，國家大力發(fā)展5G通信，而一張高質(zhì)量的承載網(wǎng)絡(luò)是5G廣泛應(yīng)用的有力支撐，多分復(fù)用（WDM）技術(shù)是5G前傳的關(guān)鍵性技術(shù)。隨著5G建設(shè)規(guī)模的不斷提高，對前傳系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性都提出了更嚴(yán)苛的要求，基于此，O波段的優(yōu)勢便逐漸體現(xiàn)出來，O波段包含著1260~1360 nm波長范圍的光，由于其色散導(dǎo)致的信號失真小，損耗低而被應(yīng)用于光通信，而且O波段能夠完美匹配5G的前傳需求。基于此，O波段激光器的發(fā)展也成為了各領(lǐng)域的關(guān)注熱點。

2017年，南京工業(yè)大學(xué)先進(jìn)材料研究院黃維院士課題組與新加坡南洋理工大學(xué)于霆教授的合作團(tuán)隊合作，采用二維半導(dǎo)體材料二硫化鎢(WS₂)作為增益介質(zhì)并利用超薄的垂直諧振腔結(jié)構(gòu)，在光泵下實現(xiàn)了室溫低閾值連續(xù)的激光發(fā)射。技術(shù)上，二維半導(dǎo)體材料原子級平坦的特性以及易于制備和轉(zhuǎn)移的優(yōu)勢使得二維半導(dǎo)體激活的垂直腔面發(fā)射激光器制備與當(dāng)前成熟的半導(dǎo)體單片集成工藝非常兼容。但是基于WS₂的VCSEL僅能實現(xiàn)可見波段的激光。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種TiS₃的垂直腔面激光器及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于WS₂的VCSEL僅能實現(xiàn)可見波段的激光的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種基于TiS₃的垂直腔面激光器，包括上DBR、下DBR以及設(shè)置于上DBR和下DBR之間的有源層，

所述有源層采用TiS₃，

所述上DBR和下DBR之間的微腔的厚度為1.74 μm ~2.44 μm ，

激光器的發(fā)光波長λ=1260~1360nm。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述上DBR和有源層之間設(shè)置有上包覆層，所述上包覆層的厚度為3λ/2n₁，n₁為上包覆層的折射率；和/或所述下DBR和有源層之間設(shè)置有下包覆層，所述下包覆層的厚度為λ/2n₂，n₂為下包覆層的折射率。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述上包覆層和下包覆層的折射率小于有源層的折射率。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述上包覆層和下包覆層的材質(zhì)為SiO₂或MgF₂。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述上DBR和下DBR為SiO₂/TiO₂材料交替組成。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述上DBR和下DBR的每個周期中，SiO₂材料層的厚度為235nm，TiO₂材料層的厚度為138nm，所述上DBR和下DBR的周期數(shù)分別為6和5，所述上DBR和下DBR之間的微腔的厚度為1.74 μm~2.38 μm。