中红外垂直腔激光器制造技术

所公开的是在中红外区工作的光泵浦垂直腔激光器结构，其已经证明了室温连续波工作。该结构使用由InGaAsSb组成的I型量子阱的周期性增益有源区，以及提供强空穴约束和大量泵浦吸收的势垒/覆层区。一个优选实施例包括至少一个晶片键合的基于GaAs的反光镜。几个优选实施例还包括如所公开的用于中IR VCL的波长调谐的装置，包括MEMS调谐元件。该文件还包括如所公开的使用VCL的光谱学系统，包括用于检测工业和环境重要气体的浓度的系统。

Mid infrared vertical cavity laser

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中红外垂直腔激光器相关申请的交叉引用本申请要求2017年7月17日提交的美国临时专利申请No.62/533,501的权益。美国临时专利申请62/533,501的内容通过引用合并于此。关于联邦政府赞助研究或开发的声明本专利技术是在政府支持下由ARPA-E办公室DOE授予的合同号DE-AR0000538来完成的。政府享有本专利技术中的一些权利。
本专利技术总体上涉及中红外半导体激光器，并且更具体地涉及可调谐中红外半导体激光器和垂直腔激光器。
技术介绍
室温连续波(RTCW)垂直腔激光器(VCL)在超过约3.0微米(um)波长下运行的实现具有严峻的挑战。截至2017年6月，采用II型带间级联激光(ICL)技术的电泵VCL(eVCL)虽然很有希望，但仅实现了高于3.0um的室温脉冲运行。两个最新的结果在以下文献中被描述：由W.W.Bewley等人在AppliedPhysicsLetters，109，151108(2016)中发表的“Room-temperatureMid-InfraredInterbandCascadeV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光泵浦垂直腔激光器(VCL)，所述光泵浦垂直腔激光器在泵浦波长处用泵浦源进行光泵浦，并在发射波长处提供VCL发射，所述VCL包括：/n第一反射镜(240)；/n第二反射镜(250)；以及/n周期性增益有源区；/n其中，所述周期性增益有源区包括至少两个I型量子阱(210)，所述I型量子阱包括铟、砷和锑，所述有源区还包括与所述I型量子阱相邻的势垒区(220)以及与所述势垒区相邻的覆层区(230)，所述势垒区在所述泵浦波长处进行吸收，所述覆层区在所述泵浦波长处基本上是透明的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170717 US 62/533,5011.一种光泵浦垂直腔激光器(VCL)，所述光泵浦垂直腔激光器在泵浦波长处用泵浦源进行光泵浦，并在发射波长处提供VCL发射，所述VCL包括：
第一反射镜(240)；
第二反射镜(250)；以及
周期性增益有源区；
其中，所述周期性增益有源区包括至少两个I型量子阱(210)，所述I型量子阱包括铟、砷和锑，所述有源区还包括与所述I型量子阱相邻的势垒区(220)以及与所述势垒区相邻的覆层区(230)，所述势垒区在所述泵浦波长处进行吸收，所述覆层区在所述泵浦波长处基本上是透明的。


2.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述I型量子阱还包括镓。


3.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述发射波长在大约3-5um的范围内。


4.根据权利要求1所述的VCL，其中，每个所述量子阱以大约1-2％范围内的应变被压缩应变。


5.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述势垒区包括五元AlInGaAsSb。


6.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述覆层区包括AlAsSb。


7.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述泵浦波长落入大约1.45-1.65um、大约1.7-2.1um以及大约0.95-1.15um的范围的列表中的一者。


8.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一者包括Al(x)Ga(1-x)As，其中，0≤x≤1。


9.根据权利要求1所述的VCL，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜两者都包括Al(x)Ga(1-x)As，其中，0≤x≤1。


10.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一者包括镓和锑。


11.根据权利要求1所述的VCL，还包括处于所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一者与所述有源区之间的晶片键合界面。


12.根据权利要求11所述的VCL，其中，所述晶片键合界面包括处于所述第一反射镜和所述第二反射镜中的至少一者与所述有源区之间的等离子体活化键合。


13.根据权利要求11所述的VCL，还包括在所述晶片键合界面处的至少一个界面氧化物层，所述界面氧化物层来自包括以下的组：Al2O3、SiO2、镓氧化物、砷氧化物、铟氧化物和锑氧化物。


14.根据权利要求11所述的VCSEL，还包括在所述晶片键合界面处的有孔金属层。


15.根据权利要求1所述的VCL，包括至少六个I型量子阱。


16.根据权利要求1所述的VCL，包括多对量子阱，其中，所述多对量子阱中的每对量子阱被布置在唯一的驻波峰上。


17.根据权利要求16所述的VCL，确切地包括十个量子阱。


18.根据权利要求1所述的VCL，还包括用于调谐所述发射波长以在波长调谐范围上产生可调谐发射的机构(360、370、380、390)。


19.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜中的一者被从所述有源区分离。


20.根据权利要求1所述的VCL，其中，所述第一反射镜和所述第二反射镜中的一者与光纤集成一体。


21.根据权利要求18所述的VCL，其中，所述调谐机构包括热调谐。


22.根据权利要求21所述的VCL，其中，所述热调谐通过改变所述泵浦源的泵浦功率来实现。


23.根据权利要求18所述的VCL，其中，所述调谐机构包括MEMS调谐结构，所述MEMS调谐结构用于通过移动所述第一反射镜和所述第二反射镜中至少一者的位置来改变间隙的尺寸。


24.根据权利要求23所述的VCL，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·贾亚拉曼，K·拉斯科拉，S·西格尔，F·汤纳，A·科伯，
申请(专利权)人：统雷有限公司，普雷维乌姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US