基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器制造技术

本公开提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。本发明专利技术能够实现对激光器模式的调控，以及对激光器模式能量分布的调控。

Three cavity coupling laser based on parity time symmetry

【技术实现步骤摘要】
基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器
本公开涉及微纳结构及半导体光电子器件领域，尤其涉及一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器。
技术介绍
随着信息化社会的不断发展，以光子为载体的信息技术应运而生，激光器就是非常理想的光子源器件。为了应对现实生活中各种不同的应用需求，相应地产生了各种波段的激光器。为了增加光纤的信息传递容量，就需要耦合多个单模激光器来实现波分复用，这就对单模激光器的模式调控提出了较高的要求。目前，实现单模激光主要依赖四种方法：第一种方法是在腔中通过光学反馈实现单模；第二种方法通过减小激光腔中的模尺寸来增强模式限制；第三种方法是将泵浦光的空间分布形成激光腔，以实现模式选择；第四种方法就是使用宇称时间对称性来构建单模激光。近年来，对于非厄米系统的研究成为了热门话题，早期的非厄米系统中，哈密顿量的虚部通常被用来描述系统的耗散，这只是对物理现象的一种非本质的唯像描述，因为这样的描述并不具备幺正性。1998年，基于前人关于非厄米哈密顿量的研究，CarlMBender和StefanBoettcher提出一类满足宇称时间对称性质的非厄米哈密顿量，并证明在一定参数的取值范围里，这类哈密顿量的本征能量为实数。通过利用哈密顿量中宇称时间对称性的破缺性质，可以对激光器实现模式的调控，从而实现更好的单模性质。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，以至少部分解决以上所提出的技术问题，对激光器实现模式调控以及能量分布的调控。r>(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔为设置于所述P型波导层的多个脊型波导，多个所述脊型波导相互平行且尺寸相同，相邻两个所述脊型波导的间距相同。在本公开的一些实施例中，所述脊条波导的个数为三个，三个所述脊条波导顺次作为增益腔、损耗腔和增益腔。在本公开的一些实施例中，通过电注入分别调控所述损耗腔两侧的所述增益腔的增益；所述电注入为水平调控、横模调控和纵模调控中的任一种。在本公开的一些实施例中，所述三腔耦合激光器的长度w0为200μm-5mm；宽度10为3μm-500μm。在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔的宽度W为3μm-50μm；长度1为200μm-5mm。在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔的间距d1为50nm-10μm。在本公开的一些实施例中，相邻所述增益腔的间距d2为50nm-10μm。在本公开的一些实施例中，所述绝缘层的材料为二氧化硅，所述绝缘层的厚度为100nm-1μm。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开基于对宇称时间对称性的纵模调控，实现对激光器的宇称时间对称性破缺进行调控，在破缺点处实现模式的简并。(2)本公开基于对宇称时间对称性的水平调控，实现对三腔能量分布调控的同时，对激光器的发散角也能实现相应的调控。(3)本公开基于对宇称时间对称性的横模调控，对激光器的宇称时间对称性破缺进行调控，实现对各个腔内能量分布的调控，从而使能量更为集中。附图说明图1为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的立体结构示意图。图2为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的主视结构示意图。图3为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的俯视结构示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】1-N型波导层；2-有源区；3-P型波导层；31-损耗腔；32-增益腔；4-绝缘层；5-上电极层；6-下电极层。具体实施方式本公开提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。本专利技术能够实现对激光器模式的调控，以及对激光器模式能量分布的调控。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器。图1为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的立体结构示意图。图2为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的主视结构示意图。图3为本公开实施例基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器的俯视结构示意图。如图1至图3所示，本公开基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层6、N型波导层1、有源区2、P型波导层3、绝缘层4和上电极层5；所述P型波导层3还包括：至少一个损耗腔31和多个增益腔32，所述增益腔32对称设置于所述损耗腔31两侧；所述损耗腔31和所述增益腔32上表面均设置有绝缘层4，且最外侧两个所述增益腔32的所述绝缘层4设置窗口区域；上电极层5设置于所述绝缘层4上；分别调控所述损耗腔31两侧的增益腔32的增益，使增益腔32与所述损耗腔31耦合。通过电注入分别调控所述损耗腔31两侧的所述增益腔32的增益；所述电注入为水平调控、横模调控和纵模调控中的任一种。本公开通过对MOCVD生长好的片子进行标准的光刻工艺得到多条脊条波导，在刻蚀好脊条结构后，需要在上方生长二氧化硅层起到绝缘作用，之后，利用ICP刻蚀或腐蚀的方法，在最外侧两个增益腔32上方的绝缘层4设置窗口区域，使脊条表面不被二氧化硅绝缘层覆盖。之后通过磁控溅射或者蒸发的方式在激光器上面以及底部覆盖上电极层5和下电极层6，用于注入电流。损耗腔31由于没有在脊条上部的绝缘层4设置窗口区域，所以损耗腔31与上电极层5之间存在绝缘层4，不会被注入电流，称为损耗区。通过电流的注入，使增益腔32相对于损耗腔31对称构成宇称时间对称，通过对注入电流的调整，实现对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；/n分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；
分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。


2.根据权利要求1所述的基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，其中，所述损耗腔和所述增益腔为设置于所述P型波导层的多个脊型波导，多个所述脊型波导相互平行且尺寸相同，相邻两个所述脊型波导的间距相同。


3.根据权利要求2所述的基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，其中，所述脊条波导的个数为三个，三个所述脊条波导顺次作为增益腔、损耗腔和增益腔。


4.根据权利要求1所述的基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，其中，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，王学友，王宇飞，傅廷，
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