一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器。该半导体激光器通过在传统半导体激光器外延材料制备基础上，在半导体激光器外延结构中的上波导层上制备周期分布的金属纳米圆盘阵列实现增强发光效率稳定输出波长，所涉及的金属纳米圆盘周期阵列具有传统半导体激光器中光栅结构稳定波长的作用，同时具有增强激光器发光效率的作用。本发明专利技术公开的这种方法，利用金属表面等离子体共振效应使目标波长激光与金属纳米圆盘阵列实现共振效应，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列周期、金属纳米圆盘大小使金属纳米圆盘阵列的共振频率与目标波长相同，最终实现半导体激光器目标波长稳定，同时增强半导体激光器的发光效率。

A semiconductor laser with enhanced luminous efficiency and stable output wavelength

The invention discloses a semiconductor laser with enhanced luminous efficiency and stable output wavelength. The semiconductor laser in traditional semiconductor laser epitaxial materials prepared on the basis of the epitaxial structure in a semiconductor laser on the waveguide layer on the preparation of nano metal disk array cycle distribution can enhance the luminous efficiency and stable output wavelength, the metal nano disk array with periodic wavelength grating stable traditional laser in the role at the same time enhance laser luminous efficiency. The method disclosed by the invention, the target wavelength laser with metal nano disk array to achieve resonance effect by metal surface plasmon resonance effect, by controlling the thickness of the waveguide layer, metal nano disk array cycle and the resonant frequency of the metal nano disk size and target wavelength metal nanodisk array is the same as that of the final realization of semiconductor laser wavelength stabilization target. At the same time enhance the luminous efficiency of semiconductor laser.

【技术实现步骤摘要】
一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器
本专利技术涉及半导体激光器领域，特别涉及一种利用金属表面等离子体共振效应应用于半导体激光器中实现增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器器件。
技术介绍
半导体激光器具有体积小、重量轻、寿命长、能够有效的被电和光抽运，实现高的功率转换效率等优点，半导体激光器作为重要的光电子器件之一，在激光打印、信息存储、光传感、光纤通信等信息领域有着非常广泛的应用。其中，高功率单纵模半导体激光器具有窄线宽和良好的相干特性在超高精度激光雷达、卫星间通信、相干光通信、泵浦固体激光器及国防等领域有着其他激光器不可替代的优势。但由于传统半导体激光器的谐振腔长尺寸远大于波长量级，无法对光模式形成有效的选频机制，在高功率工作时其光谱会迅速展宽，且光谱随温度和工作电流的变化比较大，导致器件的相干性变差，限制了其在抽运固体激光器、相干光通信和高分辨光学测试系统中的应用。针对以上问题，半导体激光器通常在谐振腔中集成频率选择结构或者在激光器外部与选模器件进行耦合，从而控制不同波长的增益损耗，来实现压缩光谱线宽的目的。光栅具有选模特性，光栅结构可以使泵浦源的中心波长一致性获得提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器，该半导体激光器结构具体包括发光结构部分和增强发光效率稳定输出波长结构部分，所述半导体激光器发光结构部分是由半导体激光器材料外延结构组成，依次由衬底、缓冲层、下光限制层、下波导层、半导体激光器有源区、上波导层、上光限制层构成，所述半导体激光器增强发光效率稳定输出波长结构部分由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，其特征在于，这种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器结构中具有金属纳米圆盘周期阵列结构，金属纳米圆盘周期阵列结构制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层的上面，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列结构的周期、金属纳米圆盘的直径、金属纳米圆盘的高度...

【技术特征摘要】
1.一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器，该半导体激光器结构具体包括发光结构部分和增强发光效率稳定输出波长结构部分，所述半导体激光器发光结构部分是由半导体激光器材料外延结构组成，依次由衬底、缓冲层、下光限制层、下波导层、半导体激光器有源区、上波导层、上光限制层构成，所述半导体激光器增强发光效率稳定输出波长结构部分由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，其特征在于，这种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器结构中具有金属纳米圆盘周期阵列结构，金属纳米圆盘周期阵列结构制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层的上面，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列结构的周期、金属纳米圆盘的直径、金属纳米圆盘的高度这些参数以及金属纳米圆盘周期阵列结构所用的材料实现调控金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率，使金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率与半导体激光器输出波长频率相同，利用金属表面等离子体共振效应使金属纳米圆盘周期阵列结构选择出频率与该金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，实现选择出半导体激光器结构中受激辐射产生的频率与金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，进而使半导体激光器实现稳定输出波长，使半导体激光器输出波长线宽更窄，同时金属表面等离子体共振效应使半导体激光器稳定输出波长的光子与金属纳米圆盘周期阵列结构达到共振，进一步增强半导体激光器的发光效率。2.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，该结构由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，该金属纳米圆盘周期阵列结构均匀制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层上，位于上波导层与上光限制层之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方铉，魏志鹏，唐吉龙，房丹，贾慧民，王登魁，王菲，李金华，楚学影，王晓华，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22