一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件制造技术

本发明专利技术提供了一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，涉及半导体光电器件技术领域，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，相比于现有技术，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。子和远场图像FFP质量。子和远场图像FFP质量。

【技术实现步骤摘要】
一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件
，具体而言，涉及一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件。

技术介绍

[0002]激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在W级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mW级；2)激光器的使用电流密度达KA/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减Droop效应；3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或p
‑
n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。氮化物半导体激光器存在以下问题：1)激光光波的型态可分为横模和纵横；垂直于光轴截面内的横模光强分布是由半导体激光器的波导结构决定，若横模复杂不稳定，输出光的相干性差；纵模在谐振腔传播方向上是驻波分布，很多纵模同时激射或存在模间变化，则不能获得很高时间上的相干性，远场图像FFP质量差。2)光场有耗散，光场模式泄漏到衬底形成驻波会导致衬底模式抑制效率低，远场图像FFP质量差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，解决了现有技术中存在的问题。
[0004]一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层，有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层。
[0005]作为本专利技术优选的技术方案，所述光学偏振插入层为BP(黑磷)、NaNO2、PbZrO3、NaBiTiO3、CsBiNb2O7、Ti3C2T
x
、CuInP2S6、WTe2的任意两种或任意两种以上组合。
[0006]作为本专利技术优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下二元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2,BP/PbZrO3,BP/NaBiTiO3,BP/CsBiNb2O7,BP/Ti3C2T
x
,BP/CuInP2S6,BP/CuInP2S6,BP/WTe2,NaNO2/
PbZrO3,NaNO2/NaBiTiO3,NaNO2/CsBiNb2O7,NaNO2/Ti3C2T
x
,NaNO2/CuInP2S6,NaNO2/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3,PbZrO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/Ti3C2T
x
,PbZrO3/CuInP2S6,PbZrO3/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,CsBiNb2O7/CuInP2S6,CsBiNb2O7/WTe2,Ti3C2T
x
/CuInP2S6,Ti3C2T
x
/WTe2,CuInP2S6/WTe2。
[0007]作为本专利技术优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下三元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3,BP/NaNO2/NaBiTiO3,BP/NaNO2/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/Ti3C2T
x
,BP/NaNO2/CuInP2S6,BP/NaNO2/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/Ti3C2T
x
,BP/PbZrO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,BP/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/CsBiNb2O7/WTe2,BP/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,BP/Ti3C2T
x
/WTe2,BP/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/Ti3C2T
x
,NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,NaNO2/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,NaNO2/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,NaNO2/Ti3C2T
x
/WTe2,NaNO2/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,
[0008]PbZrO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,
[0009]PbZrO3/Ti3C2T
x
/WTe2,PbZrO3/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,
[0010]NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,CsBiNb2O7/Ti3C2T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，从下至上依次包括衬底(100)、下限制层(101)、下波导层(102)，有源层(103)、上波导层(104)、电子阻挡层(105)、上限制层(106)，其特征在于：有源层(103)与上波层(104)之间和有源层(103)与下波导层(102)之间设有光学偏振插入层(107)。2.如权利要求1所述的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，其特征在于，所述光学偏振插入层(107)为BP(黑磷)、NaNO2、PbZrO3、NaBiTiO3、CsBiNb2O7、Ti3C2T
x
、CuInP2S6、WTe2的任意两种或任意两种以上组合。3.如权利要求2所述的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，其特征在于，所述光学偏振插入层(107)的任意组合包括以下二元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2,BP/PbZrO3,BP/NaBiTiO3,BP/CsBiNb2O7,BP/Ti3C2T
x
,BP/CuInP2S6,BP/CuInP2S6,BP/WTe2,NaNO2/PbZrO3,NaNO2/NaBiTiO3,NaNO2/CsBiNb2O7,NaNO2/Ti3C2T
x
,NaNO2/CuInP2S6,NaNO2/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3,PbZrO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/Ti3C2T
x
,PbZrO3/CuInP2S6,PbZrO3/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,CsBiNb2O7/CuInP2S6,CsBiNb2O7/WTe2,Ti3C2T
x
/CuInP2S6,Ti3C2T
x
/WTe2,CuInP2S6/WTe。4.如权利要求2所述的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，其特征在于，所述光学偏振插入层(107)的任意组合包括以下三元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3,BP/NaNO2/NaBiTiO3,BP/NaNO2/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/Ti3C2T
x
,BP/NaNO2/CuInP2S6,BP/NaNO2/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/Ti3C2T
x
,BP/PbZrO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,BP/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/CsBiNb2O7/WTe2,BP/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,BP/Ti3C2T
x
/WTe2,BP/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/Ti3C2T
x
,NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,NaNO2/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,NaNO2/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,NaNO2/Ti3C2T
x
/WTe2,NaNO2/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,PbZrO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,PbZrO3/Ti3C2T
x
/WTe2,PbZrO3/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/WTe2,CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,Ti3C2T
x
/CuInP2S6/WTe2。5.如权利要求2所述的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，其特征在于，所述光学偏振插入层(107)的任意组合包括以下四元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/PbZrO3/Ti3C2T
x
,BP/NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/
CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2T
x
,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/WTe2,NaNO2/Ti3C2T
x
/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2T
x
/WTe2,PbZrO3/Ti3C2T
x
/CuInP2S6/WT...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚宏柱，李水清，请求不公布姓名，王星河，胡志勇，陈婉君，张江勇，蒙磊，季徐芳，陈三喜，刘紫涵，蔡鑫，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：