[发明专利]一种单模大功率太赫兹量子级联激光器及其制作工艺

权利要求书

1.一种单模大功率太赫兹量子级联激光器，其特征在于：所述单模大功率太赫兹量子级联激光器包括位于中心的二维光子晶体波导和环绕二维光子晶体波导分布的一阶光栅波导。

2.根据权利要求1所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器，其特征在于：所述二维光子晶体波导与所述一阶光栅波导的连接处设有锥形波导。

3.根据权利要求1所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器，其特征在于：所述一阶光栅波导在远离中心的端面镀有高反射膜。

4.根据权利要求1所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器，其特征在于：所述二维光子晶体波导的结构为：在垂直方向从下至上依次为重掺杂n型GaAs衬底、下金属层、下接触层、有源区、上接触层、上金属层；其中所述上金属层和上接触层刻蚀有二维点阵孔洞。

5.根据权利要求1所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器，其特征在于：所述一阶光栅波导的结构为：在垂直方向从下至上依次为重掺杂n型GaAs衬底、下金属层、下接触层、有源区、上接触层、上金属层；其中所述上金属层和上接触层刻蚀有一阶光栅。

6.一种权利要求1所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，以半绝缘GaAs为衬底，外延生长一刻蚀阻挡层；在所述刻蚀阻挡层上外延生长一上接触层；在所述上接触层上外延生长一有源区；在所述有源区上外延生长一下接触层，然后在下接触层上电子束蒸发一下金属层；至此形成一片衬底；

步骤二，在另一重掺杂n型GaAs衬底表面电子束蒸发Pd/Ge/Pd/In薄膜形成另一片衬底；

步骤三，将两片衬底的金属面相对，热压键合在一起；

步骤四，对所述半绝缘GaAs衬底进行抛光，直到离刻蚀阻挡层预设距离，然后采用湿法腐蚀，腐蚀到刻蚀阻挡层，再用HF酸去除刻蚀阻挡层；再用湿法腐蚀减薄上接触层至预设厚度；采用剥离技术在所述半绝缘GaAs衬底上蒸发一上金属层；以上金属层为模版，自对准刻蚀出位于中心的波导和环绕中心波导分布的脊形波导；再在中心的波导表面光刻出二维点阵孔洞，在脊形波导表面光刻出一阶光栅，将上金属层和上接触层刻通，形成二维光子晶体波导和一阶光栅波导。

7.根据权利要求6所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器的制作工艺，其特征在于：所述脊形波导在远离中心波导的端面镀有高反射膜。

8.根据权利要求6所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器的制作工艺，其特征在于：所述光子晶体波导为圆形、方形或六边形。

9.根据权利要求6所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器的制作工艺，其特征在于：所述二维光子晶体波导和一阶光栅波导中太赫兹光谐振波长相同。

10.根据权利要求6所述的单模大功率太赫兹量子级联激光器的制作工艺，其特征在于：从所述上金属层和下金属层或重掺杂n型GaAs衬底引出电极。