有源区及量子级联激光器制造技术

本公开提供了一种有源区和量子级联激光器。有源区包括多个周期级联的有源核，有源核的每个周期均包括增益区及注入区，增益区包括四个增益区量子阱及三个增益区量子垒，每个增益区量子垒设置在相邻的两个增益区量子阱之间；四个增益区量子阱中的设置于上部的第一增益区量子阱的厚度最小；第二增益区量子阱的厚度最大；第二增益区量子阱到第四增益区量子阱的厚度逐渐降低；第二增益区量子阱与第三增益区量子阱的差值、小于第三增益区量子阱与第四增益区量子阱的差值，以使得第一微带内的附加能级部分延伸至注入区，附加能级与激光下能级相互耦合，注入到激光上能级的电子分别以垂直跃迁和斜跃迁的方式向激光下能级和附加能级辐射跃迁，并产生激光。并产生激光。并产生激光。

【技术实现步骤摘要】
有源区及量子级联激光器


[0001]本公开涉及中红外半导体光电器件
，尤其涉及一种有源区及量子级联激光器。

技术介绍

[0002]量子级联激光器(QCL)波长覆盖两个大气窗口兼具体积小、便携等优势，在气体探测、空间通信等领域有重要应用。目前，4
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5um波段的量子级联激光器室温连续波工作输出功率已经超过5W，这个波段设置于大气窗口且有源区设计得到优化，因此输出功率较高；而在大气窗口之外的波段由于严重的水汽吸收以及有源区结构尚待优化，所以鲜有高功率QCL的报道。此外，随着波长增加，越难实现高功率输出，这主要是以下两个原因造成的：第一，波长越长，微带内能级间隔越小，激光上、下能级之间的非辐射跃迁更剧烈，为了维持粒子数反转，长波、甚长波激光器往往要使用斜跃迁或者部分斜跃迁的有源区设计方案，这会导致受激辐射对应的跃迁矩阵元变小，从而使峰值增益不足。同时，由于微带内能级间隔缩短，也导致热回填和热泄露相比中波QCL有所加剧。第二个原因是自由载流子吸收与波长成正比，所以长波QCL的波导损耗会更大。在一些特殊领域的需求牵引下(如自由空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源区，包括多个周期级联的有源核，所述有源核的每个周期均包括：增益区及注入区，所述增益区包括四个增益区量子阱及三个增益区量子垒，每个所述增益区量子垒设置在相邻的两个所述增益区量子阱之间；其中，四个所述增益区量子阱中的设置于上部的第一增益区量子阱的厚度最小；第二增益区量子阱的厚度最大；所述第二增益区量子阱到第四增益区量子阱的厚度逐渐降低；所述第二增益区量子阱与第三增益区量子阱的差值、小于所述第三增益区量子阱与所述第四增益区量子阱的差值，以使得第一微带内的附加能级部分延伸至注入区，所述附加能级与激光下能级相互耦合，注入到激光上能级的电子分别以垂直跃迁和斜跃迁的方式向所述激光下能级和所述附加能级辐射跃迁，并产生激光。2.根据权利要求1所述的有源区，三个所述增益区量子垒中，第三增益区量子垒的厚度最大，第一增益区量子垒的厚度等于第二增益区量子垒的厚度。3.根据权利要求1所述的有源区，所述注入区包括；五个注入区量子垒，以及设置在相邻的两个所述注入区量子垒之间的四个注入区量子阱；其中，注入区的下部的第五注入区量子垒与下一周期的第一增益区量子阱连接。4.根据权利要求3所述的有源区，注入区的五个所述量子垒中，第五注入区量子垒的厚度最大；第四注入区量子垒的厚度小于所述第五注入区量子垒的厚度、大于另外三个注入区量子垒的厚度，且所述第四注入区量子垒的厚度分别与第一、第二、第三注入区量子垒厚度的差值，大于第一、第二、第三注入区量子垒厚度彼此之间差值的绝对值。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛山，张锦川，卓宁，程凤敏，刘峰奇，
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：