【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体激光器中的fp激光器领域，具体为一种具有非均匀折射率分布的多结fp激光器及制备方法。
技术介绍
1、半导体激光器目前已经广泛应用于光通信、激光医疗、工业加工、激光显示、激光指示、激光传感、航空国防、安全防护等领域；不同领域的应用对应着不同类型的半导体激光器的需求也越来越多，比如高功率、高光电转化效率、高调制速率、高稳定性和高可靠性等，为了获得高功率的特性，利用隧道级联实现多有源区的大光腔半导体激光器近年来得到了研究人员的广泛关注。
2、对提高半导体激光器的输出功率而言，若从工程应用出发，可以通过提高注入电流的方式获得高的输出功率，但是在较大的脉冲激光功率输出时，可能会导致器件腔面发生光学灾变损伤（cod），从而使器件失效；若从结构设计出发，有源区的宽度和输出功率成正比，可以通过提高有源区宽度的方式获得高的输出功率，但是一味的增加有源区厚度来拓展光腔将会导致限制因子的降低，并且还会引起高阶模的激射，获得较差的光束质量，显然为了拓展光腔而只增加有源区的厚度这个方案是行不通的，因此有研究人员提出了一种通过利用半导体隧道级联理论来实现多有源区的大光腔结构，检索到现有技术如下：
3、现有技术1：中国专利申请，专利申请号为cn202010526713.7、授权公告号为cn111641109b的一种多有源区级联的半导体激光器，公开了一种技术方案，所述多有源区级联的半导体激光器包括：若干级联有源区，每一所述级联有源区包括多个有源区；隧道结，在所述级联有源区的至少一侧设置，与所述级联有源区电连接；其中，在所
4、现有技术2：中国专利申请，专利申请号为cn202223405537.5、授权公告号为cn219086443u的一种多有源区级联布拉格反射波导边发射半导体激光器，公开了一种技术方案，从下至上依次包括衬底、缓冲层、n型包层、n型波导层、级联多有源区、p型波导层、p型包层和盖层，所述波导层采用高、低折射率层周期排列组成的布拉格反射波导结构，所述级联多有源区包括多个有源区、多个隧道结及限制层，该激光器的基模近场由周期性振荡峰组成，包络接近高斯分布，在级联多有源区附近具有大摆幅振荡峰，有源区位于基模近场的波峰处，在基模近场的波谷低光强处插入隧穿结，使多有源区共用大尺寸基模工作波导，可有效降低光损耗及驱动电压，实现高功率、高光束质量、低发散角激光输出；该申请通过采用布拉格反射波导结构，使中心光场波峰位置引入有源区，并在有源区附近光场波谷位置引入隧穿结，降低光吸收损耗，实现高功率激光输出；然而，布拉格发射反射波导结构的引入增加了工艺的复杂程度，而且虽然使用布拉格反射波导调节光场分布使光场发光区实现了耦合效果，但是耦合效果也不够突出。
5、综上，需要提供一种新的技术方案实现对光场分布和电场分布的调控，令光场分布实现强耦合效果。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中多结fp激光器方面存在的技术不足，提供一种具有非均匀折射率分布的多结fp激光器及制备方法，更具体为：一种具有非均匀折射率分布强耦合的多结fp激光器及制备方法。
2、本申请与现有技术中的fp激光器相比，改变了以往限制层使用固定禁带宽度的方式，通过改变两侧的限制层的禁带宽度的变化，来调节折射率实现对光场调控的效果，令光场分布实现强耦合效果。
3、具有非均匀折射率分布强耦合的多结fp激光器，该结构沿外延生长方向依次包括：n-型欧姆电极、衬底、缓冲层、n-型包层、发光区、p-型包层，p-型盖帽层、p-型欧姆电极，所述发光区由n个重复的子发光区和n-1个隧穿层组成，n≥2，隧穿层设置在两个相邻的子发光区之间，子发光区包括限制层和有源区，所述限制层的材料为alxga1-xas，其中，al组分的组分系数0≤x≤1，发光区中所有限制层的整体折射率呈非均匀分布，限制层整体折射率的变化趋势为中间低，两边阶梯状升高。
4、作为一种优选方案，所述限制层包括n-型限制层和p-型限制层。
5、作为一种优选方案，所述子发光区的个数n=5，分别为第一子发光区，第二子发光区，第三子发光区，第四子发光区，第五子发光区，第一子发光区的n-型限制层和p-型限制层、第二子发光区的n-型限制层和p-型限制层、第三子发光区的n-型限制层和p-型限制层、第四子发光区的n-型限制层和p-型限制层、第五子发光区的n-型限制层和p-型限制层整体折射率呈中间低，两边阶梯状升高的非均匀分布。
6、作为一种优选方案，所述第一子发光区中，n-型限制层的材料为al0.215ga0.785as，p-型限制层的材料为al0.24ga0.76as；所述第二子发光区中，n-型限制层的材料为al0.25ga0.85as，p-型限制层的材料为al0.25ga0.75as；所述第三子发光区中，n-型限制层的材料为al0.26ga0.74as，p-型限制层的材料为al0.26ga0.74as；所述第四子发光区中，n-型限制层的材料为al0.255ga0.745as，p-型限制层的材料为al0.255ga0.745as；所述第五子发光区中，n-型限制层的材料为al0.25ga0.75as，p-型限制层的材料为al0.20ga0.80as。
7、作为一种优选方案，所述有源区包括两层量子垒和量子阱，所述量子阱设置在两层量子垒之间。
8、作为一种优选方案，所述量子阱的材料为alx6ga1-x6as，量子垒的材料为alx7ga1-x7as，组分系数0≤x6≤1，0≤x7≤1，且x6≤x7，即量子垒的禁带宽度大于量子阱的禁带宽度。
9、作为一种优选方案，所述量子阱、量子垒的厚度均为0.001-5μm。
10、作为一种优选方案，所述子发光区由下至上依次为：n-型限制层、量子垒、量子阱、量子垒、p-型限制层。
11、作为一种优选方案，所述隧穿层包括p-型隧穿层和n-型隧穿层，所述p-型隧穿层和p-型限制层接触，n-型隧穿层与n-型限制层接触。
12、作为一种优选方案，所述p-型隧穿层的材料为alx8ga1-x8as，其中组分系数0≤x8≤1，掺杂剂为mg或zn，掺杂类型为p+型重掺，厚度为0.001-1μm。
13、作为一种优选方案，所述n-型隧穿层的材料为alx9ga1-x9as，其中组分系数0≤x9≤1，掺杂剂为si或c，掺杂类型为n+型重掺，厚度为0.001-1μm。
14、作为一种优选方案，所述衬底本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，沿外延生长方向依次包括：n-型欧姆电极（101）、衬底（100）、缓冲层（200）、n-型包层（300）、发光区（400）、p-型包层（500），p-型盖帽层（600）、p-型欧姆电极（102），其特征在于，所述发光区（400）由N个子发光区（401）和N-1个隧穿层（430）组成，N≥2，隧穿层（430）设置在两个相邻的子发光区（401）之间，子发光区（401）包括限制层和有源区，所述限制层的材料为AlxGa1-xAs，其中，Al组分的组分系数0≤x≤1，发光区（400）中所有限制层的整体折射率呈非均匀分布，限制层整体折射率的变化趋势为中间低，两边阶梯状升高。
2.根据权利要求1所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述限制层包括n-型限制层（411）和p-型限制层（412）。
3.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述子发光区（401）的个数N=5，分别为第一子发光区，第二子发光区，第三子发光区，第四子发光区，第五子发光区，第一子发光区的n-型限制层（4
4.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述有源区包括两层量子垒和量子阱，所述量子阱设置在两层量子垒之间，所述量子阱的材料为Alx6Ga1-x6As，量子垒的材料为Alx7Ga1-x7As，组分系数0≤x6≤1，0≤x7≤1，且x6≤x7。
5.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述隧穿层包括p-型隧穿层（431）和n-型隧穿层（432），所述p-型隧穿层（431）和p-型限制层（412）接触，n-型隧穿层（431）与n-型限制层（411）接触。
6.一种具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，沿外延生长方向依次包括：n-型欧姆电极（101）、衬底（100）、缓冲层（200）、n-型包层（300）、发光区（400）、p-型包层（500），p-型盖帽层（600）、p-型欧姆电极（102），其特征在于，所述发光区（400）由N个重复的子发光区（401）和N-1个隧穿层（430）组成，隧穿层（430）设置在两个相邻的子发光区（401）之间，N≥2，其中，子发光区（401）包括限制层和有源区，N个子发光区（401）中的每个限制层均由Al组分渐变层组成，Al组分在同一限制层中呈线性增加或线性减小，发光区（400）中所有限制层的整体折射率呈非均匀分布，限制层整体折射率的变化趋势为中间低，两边线性升高。
7.根据权利要求6所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述限制层包括n-型限制层（411）和p-型限制层（412），n-型限制层（411）的材料为Al组分渐变的Alx3Ga1-x3As，组分系数0≤x3≤1，p-型限制层（412）的材料为Al组分渐变的Alx4Ga1-x4As，其中，组分系数0≤x4≤1，同一个n-型限制层（411）中，组分x3呈线性增加或减小，同一个p-型限制层（412）中，组分x4呈线性增加或减小。
8.根据权利要求7所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述子发光区（401）的个数N=5，分别为第一子发光区，第二子发光区，第三子发光区，第四子发光区，第五子发光区，第一子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第二子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第三子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第四子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第五子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）的整体折射率呈非均匀分布，整体折射率的变化趋势为中间低，两边线性升高。
9.根据权利要求6所述的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器，其特征在于，所述有源区包括两层量子垒和量子阱，所述量子阱设置在两层量子垒之间，所述量子阱的材料为Alx6Ga1-x6As，量子垒的材料为Alx7Ga1-x7As，组分系数0≤x6≤1，0≤x7≤1，且x6≤x7。
10.根据权利要求1或权利要求5所述的一种具有非均匀折射率分布的多结FP激光器的具有非均匀折射率分布的多结FP激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步...
【技术特征摘要】
1.一种具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，沿外延生长方向依次包括：n-型欧姆电极（101）、衬底（100）、缓冲层（200）、n-型包层（300）、发光区（400）、p-型包层（500），p-型盖帽层（600）、p-型欧姆电极（102），其特征在于，所述发光区（400）由n个子发光区（401）和n-1个隧穿层（430）组成，n≥2，隧穿层（430）设置在两个相邻的子发光区（401）之间，子发光区（401）包括限制层和有源区，所述限制层的材料为alxga1-xas，其中，al组分的组分系数0≤x≤1，发光区（400）中所有限制层的整体折射率呈非均匀分布，限制层整体折射率的变化趋势为中间低，两边阶梯状升高。
2.根据权利要求1所述的具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，其特征在于，所述限制层包括n-型限制层（411）和p-型限制层（412）。
3.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，其特征在于，所述子发光区（401）的个数n=5，分别为第一子发光区，第二子发光区，第三子发光区，第四子发光区，第五子发光区，第一子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第二子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第三子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第四子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）、第五子发光区的n-型限制层（411）和p-型限制层（412）整体折射率呈非均匀分布。
4.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，其特征在于，所述有源区包括两层量子垒和量子阱，所述量子阱设置在两层量子垒之间，所述量子阱的材料为alx6ga1-x6as，量子垒的材料为alx7ga1-x7as，组分系数0≤x6≤1，0≤x7≤1，且x6≤x7。
5.根据权利要求2所述的具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，其特征在于，所述隧穿层包括p-型隧穿层（431）和n-型隧穿层（432），所述p-型隧穿层（431）和p-型限制层（412）接触，n-型隧穿层（431）与n-型限制层（411）接触。
6.一种具有非均匀折射率分布的多结fp激光器，沿外延生长方向依次包括：n-型欧姆电极（101）、衬底（100）、缓冲层（200）、n-型包层（3...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：天津赛米卡尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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