一种中红外激光器增益介质结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种中红外激光器增益介质结构，其技术方案的要点是包括两个电极以及若干层设置在两个电极之间的增益层，所述增益层包括从上到下依次设置的上布拉格反射器、黑磷半导体层以及下布拉格反射器；本实用新型专利技术通过应用黑磷替代现有的量子点/量子阱结构，结构简单，能够良好的激发中红外光源。能够良好的激发中红外光源。能够良好的激发中红外光源。

【技术实现步骤摘要】
一种中红外激光器增益介质结构


[0001]本技术涉及激光器增益介质结构
，尤其涉及一种中红外激光器增益介质结构。

技术介绍

[0002]发光波长为3至5微米的中红外面发射激光器在气体探测、非损伤性医学诊断、中红外遥感、有机物鉴别等技术中有要的作用。由于该波段对应的半导体材料的带隙小，非辐射复合与载流子逃逸现象严重，很难直接制备器件。
[0003]垂直腔面发射激光器(Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光)是一种半导体，其激光垂直于顶面射出，其具有发散角小，适合与光纤耦合，易于集成等优点，而且其腔长较短，有利于实现单纵模、低阈值的输出，具有低功耗的特性。一般需要极高反射率的腔面增强光反馈，通常采样多层交替的电介质层形成的周期性结构。激光器增益介质是器件的核心部件，决定发光波长，目前中红外的激光器通常采样量子级联激光器实现，但是存在结构复杂、成本高、发光偏振方向一定、本征噪声大等缺点。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种中红外激光器增益介质结构，通过应用黑磷替代现有的量子点/量子阱结构，结构简单，能够良好的激发中红外光源。
[0005]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种中红外激光器增益介质结构，包括两个电极以及若干层设置在两个电极之间的增益层，所述增益层包括从上到下依次设置的上布拉格反射器、黑磷半导体层以及下布拉格反射器。
[0006]较佳的，所述上布拉格反射器包括上衬底，所述上衬底的下部设置有凹腔，所述凹腔内填充有若干对设置在上衬底上的上Si3N4/SiO2层；所述下布拉格反射器包括下衬底以及若干对设置在下衬底上部的下Si3N4/SiO2层。
[0007]较佳的，所述上衬底为蓝宝石衬底。
[0008]较佳的，所述下衬底为硅衬底。
附图说明
[0009]构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。
[0010]图1是中红外激光器增益介质结构的结构示意图。
[0011]其中，1、电极；2、上布拉格反射器；21、上衬底；22、上Si3N4/SiO2层；3、黑磷半导体层；4、下布拉格反射器；41、下衬底；42、下Si3N4/SiO2层。
具体实施方式
[0012]以下结合附图对本技术作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0013]实施例：
[0014]一种中红外激光器增益介质结构，参照图1，包括两个电极1以及若干层设置在两个电极1之间的增益层，增益层包括从上到下依次设置的上布拉格反射器2、黑磷半导体层3以及下布拉格反射器4。上布拉格反射器2包括上衬底21，所述上衬底21的下部设置有凹腔，所述凹腔内填充有若干对设置在上衬底上的上Si3N4/SiO2层22。下布拉格反射器4包括下衬底41以及若干对设置在下衬底41上部的下Si3N4/SiO2层42。上衬底21为蓝宝石衬底。下衬底41为硅衬底。在本实施例中，上布拉格反射器2采用6对462nm厚的Si3N4层和660nm厚的SiO2层；下布拉格反射器4采用8对462nm厚的Si3N4层和660nm厚的SiO2层。
[0015]期性的Si3N4/SiO2其中Si3N4层厚为462nm，SiO2层厚为660nm；其反射谱的中心波长为3800nm,覆盖的波长范围约为3300至4250nm,随着Si3N4/SiO2周期数的增加，反射率依次增大。其中含有6对、8对Si3N4/SiO2的布拉格反射器的反射率依次为96％以及98.8％,对3350nm至4250nm波长范围内光的反射率足够大。使用等离子体增强化学的气相沉积法生长布拉格反射器过程中，对衬底的加热可以有效的缓解晶格失配带来的应力。此外我们采用上下分离的周期性Si3N4/SiO2亚波长结构，有效的缓解了由于引入增益介质带来的应力，增大生长周期性的Si3N4/SiO2的周期数，有效的保证了周期性的Si3N4/SiO2的反射率。
[0016]二维材料具有原子级完美的晶格结构、没有缺陷、没有多余的悬挂键、发光特性好等优点。黑磷作为其中重要的一员，是一种直接带隙半导体，发光波长覆盖可见光到中红外的范围,而且其具有紧凑、低成本的特性。本方案中的增益层采用上下分离的周期性Si3N4/SiO2亚波长结构，有效的缓解了由于引入增益介质带来的应力，增大生长周期性的Si3N4/SiO2的周期数，有效的保证了周期性的Si3N4/SiO2的反射率。
[0017]虽然已经通过示例对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中红外激光器增益介质结构，包括两个电极(1)以及若干层设置在两个电极(1)之间的增益层，其特征在于：所述增益层包括从上到下依次设置的上布拉格反射器(2)、黑磷半导体层(3)以及下布拉格反射器(4)。2.根据权利要求1所述的一种中红外激光器增益介质结构，其特征在于：所述上布拉格反射器(2)包括上衬底(21)，所述上衬底(21)的下部设置有凹腔，所述凹腔内填充有若干对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子旸，王洪培，姚中辉，陈红梅，蒋成，楚惠媛，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：新型
国别省市：