单模GaSb基半导体激光器及其制备方法技术

一种单模GaSb基半导体激光器，包括N型GaSb衬底和外延层，所述外延层包括下波导层、下波导层之上的上波导层，上波导层之上的p型上限制层以及p型上限制层之上的P型上缓冲层，其中，在所述外延层的部分区域从所述p型上缓冲层向下刻蚀，刻蚀深度位于p型上限制层上表面至上波导层下表面之间，形成的一中间高、两边低的脊型波导结构；以及所述脊型波导结构在P型上限制层的部分区域进一步向下刻蚀形成周期性光栅。还提供了一种侧向耦合光栅的单模GaSb基半导体激光器的制备方法。通过该特定光栅结构，减小因为制作光栅而引起的二次外延等材料生长复杂的问题，同时可以有效避免铝的氧化问题。

【技术实现步骤摘要】
单模GaSb基半导体激光器及其制备方法
本专利技术涉及一种半导体激光器，特别是指一种单模GaSb基半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
2-5μm波段包含非常重要的大气窗口，包含了许多气体分子的特征谱线，可以广泛应用于大气污染监测、气体检测等民用项目；而工作在该波段的大功率激光器可期望在激光雷达、光电对抗等军用项目中发挥更好的应用效果。传统的Si基、砷化镓(GaAs)基材料带隙比较宽，不能满足对波长的要求。而GaSb(锑化镓)材料相对较窄的带隙具有先天的优势，然而普通结构的F-P腔半导体激光器多为多模工作，在高速调制时会发生光谱展宽效应。随着高速率光纤通信系统的发展与环境监测需求精度的提高，都对半导体激光器提出了更高的要求。研制谱线宽度更窄、激射波长更加稳定、大功率的GaSb激光器成为半导体激光器发展中的一个重要方向。传统的实现单纵模波长稳定的方法为分布式反馈激光器(DFB)结构，即在外延生长完量子阱有源区或者波导层后中断生长，通过双光束全息曝光或者电子束直写在有源区附近引入周期性的布拉格光栅对光进行反馈，然后进行二次外延完成整个掩埋光栅DFB的外延制备。然而对于GaSb基材料，其波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单模GaSb基半导体激光器，包括N型GaSb衬底和外延层，所述外延层包括下波导层、下波导层之上的上波导层，上波导层之上的p型上限制层以及p型上限制层之上的P型上缓冲层，其特征在于：在所述外延层的部分区域从所述p型上缓冲层向下刻蚀，刻蚀深度位于p型上限制层上表面至上波导层下表面之间，形成的一中间高、两边低的脊型波导结构；以及所述脊型波导结构在P型上限制层的部分区域进一步向下刻蚀形成周期性光栅。

【技术特征摘要】
1.一种单模GaSb基半导体激光器，包括N型GaSb衬底和外延层，所述外延层包括下波导层、下波导层之上的上波导层，上波导层之上的p型上限制层以及p型上限制层之上的P型上缓冲层，其特征在于：在所述外延层的部分区域从所述p型上缓冲层向下刻蚀，刻蚀深度位于p型上限制层上表面至上波导层下表面之间，形成的一中间高、两边低的脊型波导结构；以及所述脊型波导结构在P型上限制层的部分区域进一步向下刻蚀形成周期性光栅。2.根据权利要求1所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：所述脊型波导刻蚀深度位于所述上波导层的上、下表面之间。3.根据权利要求1所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：脊型波导结构中间脊的宽度1μm-200μm，长度800μm-2mm。4.根据权利要求1所述的侧向耦合光栅的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：所述外延层还包括下波导层、下波导层之上的上波导层，所述上波导层位于所述p型上限制层之下；所述周期性光栅的周期按照以下公式计算：公式(1)中，λ是所述激光器的激射波长，Neff为从下波导层至上波导层所构成的有源区的模式有效折射率，m为光谱线级数，m＝1或2；光栅占空比为0.5-0.7。5.根据权利要求4所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：周...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成奥，张宇，廖永平，徐应强，牛智川，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11