一种光子级联型边发射半导体激光器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光子级联型边发射半导体激光器及制备方法，包括：激光巴条，激光巴条包括有源区、设置在有源区两侧且掺杂有相同的一种或多种稀土元素的N型Al

【技术实现步骤摘要】
一种光子级联型边发射半导体激光器及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，具体涉及一种光子级联型边发射半导体激光器及制备方法。

技术介绍

[0002]半导体激光器是一种以一定的半导体材料为工作物质而产生激光的工作器件，其原理是：通过一定的激励方式在半导体材料的导带和价带之间实现载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。一般来说半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式、光泵式和高能电子束激励式，在半导体激光器中，性能较好、应用较广的是具有双异质结构的电注入式GaAs二极管激光器。
[0003]半导体激光器有着许多优良的特性包括：效率高、体积小、结构简单、重量较轻且价格低。半导体激光器在各个方面都有着十分广泛的应用，包括精密加工，作为其他激光器的光源，以及在印刷业和医学领域的应用，半导体激光器所发出的光的波长为980nm，而980nm的半导体激光器在材料加工、激光医疗等诸多方向也有着非常广泛的应用。
[0004]固体激光器是以固体激光材料作为工作介质的一种激光器，固体激光器在军事、加工、医疗和科学研究领域都有着十分广泛的应用。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面，固体激光器还用作可调谐染料激光器的激励源。固体激光器的工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子，比如在YAG中掺入钕离子可以释放出波长为1050nm的近红外激光。固体激光器具有使用方便、输出功率比较大的优点，但是其缺点是结构较为复杂，并且价格较高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种光子级联型边发射半导体激光器及制备方法。
[0006]本专利技术公开了一种光子级联型边发射半导体激光器，包括：激光巴条；
[0007]所述激光巴条的前腔面上依次设有第一高反膜和增透膜、后腔面上依次设有第一高反膜和第二高反膜；其中，第一高反膜对激光λ1高反射，第二高反膜对激光λ2高反射，增透膜对激光λ2透射；
[0008]所述激光巴条包括自下至上依次设置的N型GaAs衬底、N型GaAs缓冲层、N型下限制层、N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层、有源区、P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层、P型上限制层和P
+
型GaAs欧姆接触层；其中，有源区产生激光λ1，N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层和P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层掺杂有相同的一种或多种稀土元素，稀土元素作为受激光λ1激发而产生激光λ2的增益介质。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，在所述N型GaAs缓冲层中，N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，
[0011]所述N型下限制层的材料类型包括但不限于Al
x3
Ga1‑
x3
As、InP、Al
x3
In1‑
x3
As中的一种，当采用Al
x3
Ga1‑
x3
As或Al
x3
In1‑
x3
As时，x3为0.3～0.5；N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3；
[0012]所述P型上限制层的材料类型包括但不限于Al
x4
Ga1‑
x4
As、InP、Al
x4
In1‑
x4
As中的一种，当采用Al
x3
Ga1‑
x3
As或Al
x3
In1‑
x3
As时，x3为0.3～0.5；P型掺杂源包括但不限于CBr4、DMZn、BeMe2中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，
[0014]在所述N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层中，x1为0.1～0.4，N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
17
/cm3；
[0015]在所述P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层中，x2为0.1～0.4，P型掺杂源包括但不限于CBr4、DMZn、BeMe2中的一种，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
17
/cm3。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层或P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层中掺杂的稀土元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的一种或多种，稀土元素的掺杂浓度在1
×
10
19
/cm3～1
×
10
22
/cm3。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述有源区为多量子阱结构，所述有源区的材料类型包括但不限于In
x
Ga1‑
x
As/GaAs、In
x
Ga1‑
x
As/Al
x
Ga1‑
x
As、In
x
Ga1‑
x
As/GaAs1‑
x
P
x
、In
x
Ga1‑
x
As/Al
x
In
y
Ga1‑
x
‑
y
P中的一种。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在P
+
型GaAs欧姆接触层中，P型掺杂源包括但不限于CBr4、DMZn、BeMe2中的一种，掺杂浓度为1
×
10
19
～1
×
10
21
/cm3。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述第一高反膜对激光λ1的反射率为98％
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子级联型边发射半导体激光器，其特征在于，包括：激光巴条；所述激光巴条的前腔面上依次设有第一高反膜和增透膜、后腔面上依次设有第一高反膜和第二高反膜；其中，第一高反膜对激光λ1高反射，第二高反膜对激光λ2高反射，增透膜对激光λ2透射；所述激光巴条包括自下至上依次设置的N型GaAs衬底、N型GaAs缓冲层、N型下限制层、N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层、有源区、P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层、P型上限制层和P
+
型GaAs欧姆接触层；其中，有源区产生激光λ1，N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层和P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层掺杂有相同的一种或多种稀土元素，稀土元素作为受激光λ1激发而产生激光λ2的增益介质。2.如权利要求1所述的光子级联型边发射半导体激光器，其特征在于，在所述N型GaAs缓冲层中，N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3。3.如权利要求1所述的光子级联型边发射半导体激光器，其特征在于，所述N型下限制层的材料类型包括但不限于Al
x3
Ga1‑
x3
As、InP、Al
x3
In1‑
x3
As中的一种，当采用Al
x3
Ga1‑
x3
As或Al
x3
In1‑
x3
As时，x3为0.3～0.5；N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3；所述P型上限制层的材料类型包括但不限于Al
x4
Ga1‑
x4
As、InP、Al
x4
In1‑
x4
As中的一种，当采用Al
x3
Ga1‑
x3
As或Al
x3
In1‑
x3
As时，x3为0.3～0.5；P型掺杂源包括但不限于CBr4、DMZn、BeMe2中的一种，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
/cm3。4.如权利要求1所述的光子级联型边发射半导体激光器，其特征在于，在所述N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层中，x1为0.1～0.4，N型掺杂源包括但不限于SiH4、Si2H6中的一种，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
17
/cm3；在所述P型Al
x2
Ga1‑
x2
As上波导层中，x2为0.1～0.4，P型掺杂源包括但不限于CBr4、DMZn、BeMe2中的一种，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
17
/cm3。5.如权利要求1或4所述的光子级联型边发射半导体激光器，其特征在于，所述N型Al
x1
Ga1‑
x1
As下波导层或P型Al
x2
Ga1‑
x2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，马万里，兰天，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：