一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，该结构采用多对交替生长的两种不同折射率光学厚度为输出激光波长的1/4的材料组成。波长选择对激光器输出波长进行选择，是通过控制交替生长的两种材料的组份，改变折射率实现对波长的选择。该结构可以实现激光输出中心波长光谱宽度的压缩，并最终获得高功率输出。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Semiconductor laser chip structure with multilayer grating layer

The utility model relates to a semiconductor laser chip structure with a multilayer grating layer, which is composed of two materials of different refractive index optical thickness which are alternately grown, and the output wavelength of the laser is 1/4. The wavelength selection is used to select the two kinds of materials, and the refractive index can be changed to achieve the wavelength selection. The structure can realize the compression of the spectral width of the laser output center wavelength, and finally obtain the high power output.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体激光芯片结构，属于光学与激光光电子

技术介绍
半导体激光器具有光电转换效率高、结构紧凑、体积小、重量轻、寿命长及波长覆盖范围广、可调谐等优点，但是，半导体激光器存在光谱较宽、中心波长随环境温度漂移等缺点。通常大功率半导体激光器光谱宽度(FWHM)在2 5nm，温漂系数在0.3nm/K。这限制了大功率半导体激光器的一些重要应用，如泵浦YAG固体激光器需要大功率半导体激光器泵浦源输出光谱与激光晶体吸收光谱良好匹配，提高输出功率和光电转换效率；激光助视照明要求激光光源具有稳定的工作波长和较小的谱宽以高效滤除背景光、提高系统的信号信噪比。而且，光谱范围宽会造成半导体激光器不能直接用在需要精密光谱特性的基础研究领域。为了改善半导体激光器的光谱特性，有些公司和研究小组开发了垂直腔面发射半导体激光器，但是输出功率不够高。在很多情况下，研究人员通过在激光器外再增加一些光反馈元件，使得激光器的后反射面和光反馈元件之间形成一个外腔，由于外腔对激光器模式的选择作用，可以大幅度压窄半导体激光器的光谱线宽，同时通过外腔光学元件的调谐作用，使得激光波长可以精确调谐，成为精密光谱研究中一个重要的工具。但是采用外腔半导体激光器需要外加光学元件，结构复杂需要维护。
技术实现思路
本技术的目的在于改善现有大功率半导体激光器的上述缺陷，提出一种带有波长选择层的半导体激光芯片结构。与现有的激光芯片结构相比，本技术的带有波长选择层的半导体激光芯片结构可以对发射激光波长进行选择损耗，压缩激光器输出光谱宽度。通过波长选择层的光谱选择，实现中心波长低损耗，而抑制其它波长的在谐振腔的振荡，这样可以充分的利用载流子复合的能量，获得高功率的窄光谱输出。本技术提出一种结构更加完善的带有波长选择层的半导体激光芯片结构，为实现上述技术目的，本技术采取如下技术方案:—种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，包括有在衬底I材料上，采用金属有机化学气相沉积法进行外延层生长，依次生长的N型掺杂的限制层2，N型掺杂的波长选择层3，N型掺杂的波导层4，量子阱5，P型掺杂的波导层6，P型掺杂的波长选择层7，P型掺杂的限制层8。所述的作为波长选择层的N型掺杂的波长选择层3，P型掺杂的波长选择层7是由多对交替生长的两种不同折射率和光学厚度为输出激光波长的1/4的材料组成本技术可以取得如下有益效果:这种带有波长选择层的半导体激光芯片结构有如下优点:它是通过波长选择层对激光器激射波长进行选择，波长选择层3，7中交替生长的两种不同材料的折射率和厚度，需要满足光学厚度为输出激光波长的1/4。通过有选择的反射和损耗不同波长，实现激光发射中心波长的选择，边缘光谱损耗高，中心波长处损耗低，容易获得更高的增益形成激光振荡，完成光谱宽度的压缩，能够解决
技术介绍
中所述的激光光谱宽的问题，并最终获得高功率输出。附图说明图1是本技术中一种带有波长选择层的半导体激光芯片结构；图1中:1、衬底，2、N型掺杂的限制层，3、N型掺杂的波长选择层，4、N型掺杂的波导层，5、量子阱，6、P型掺杂的波导层，7、P型掺杂的波长选择层，8、P型掺杂的限制层。具体实施方式现结合附图，以GaAs基808nm半导体激光器为例,但不限于GaAs基半导体激光器对本技术的具体实施方式进一步说明:实施例:为了进一步说明本技术的结构和特征，以下结合实施例及附图对本技术进一步的说明。如图1所示，一种带有波长选择层的半导体激光芯片结构。本实施例中的一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构包括:在GaAs衬底I材料上，采用金属有机化学气相沉积法进行外延层生长，依次完成N型掺杂的限制层2的生长，N型掺杂的限制层2材料为Ν-AlGaAs，完成20对A10.9Ga0.1As和GaAs交替生长组成的N型掺杂的波长选择层3的生长，完成N型掺杂的波导层4的生长，N型掺杂的波导层4的材料为N-GaAs，完成量子阱5的生长，量子阱5的材料是InGaAs，完成P型掺杂的波导层6的生长，P型掺杂的波导层6的材料为N-GaAs，完成20对A10.9Ga0.1As和GaAs交替生长组成的P型掺杂波长选择层7的生长，完成P型掺杂的限制层8的生长，P型掺杂的限制层8的材料是AlGaAs。该波长选择层还可以根据波长需要调节各元素之间的组份，实现不同波长的选择损耗，可以增加和减少Ala9GaaiAs和GaAs的层数调节损耗效率,完成半导体激光窄脉宽输出。权利要求1.一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，其特征在于: 在衬底(I)材料上，采用金属有机化学气相沉积法进行外延层生长，依次生长的N型掺杂的限制层(2)，N型掺杂的波长选择层(3)，N型掺杂的波导层(4)，量子阱(5)，P型掺杂的波导层(6)，P型掺杂的波长选择层(7)，P型掺杂的限制层⑶。2.根据权利要求1所述的一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，其特征在于:所述的作为波长选择层的N型掺杂的波长选择层(3)，P型掺杂的波长选择层(7)是由多对交替生长的两种不同折射率和光学厚度为输出激光波长的1/4的材料组成。专利摘要本技术涉及一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，该结构采用多对交替生长的两种不同折射率光学厚度为输出激光波长的1/4的材料组成。波长选择对激光器输出波长进行选择，是通过控制交替生长的两种材料的组份，改变折射率实现对波长的选择。该结构可以实现激光输出中心波长光谱宽度的压缩，并最终获得高功率输出。文档编号H01S5/20GK203056368SQ20122066168公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日专利技术者王智勇, 尧舜, 潘飞 申请人:北京工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有多层光栅层的半导体激光芯片结构，其特征在于：?在衬底(1)材料上，采用金属有机化学气相沉积法进行外延层生长，依次生长的N型掺杂的限制层(2)，N型掺杂的波长选择层(3)，N型掺杂的波导层(4)，量子阱(5)，P型掺杂的波导层(6)，P型掺杂的波长选择层(7)，P型掺杂的限制层(8)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，尧舜，潘飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：