[发明专利]一种量子阱结构的宽谱激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种量子阱结构的宽谱激光器，此器件可以实现量子阱有源区的宽谱激光器。

背景技术

宽谱光源在光纤通信、探测传感、光谱学和生物医学成像等方面具有重要应用，所以对宽谱光源的研究已经成为热门的研究方向之一。

最早的宽谱光源是通过复杂的过滤系统来实现，但是这种系统需要外置的大功率激光器作为泵浦光源，这种系统体积庞大，价格昂贵，应用起来很不方便。

近期宽谱光源通常采用的做法是通过单个激光器输出宽谱来实现，也就是宽谱激光器。宽谱激光器根据其激射原理可以分为自发辐射宽谱激光器和受机辐射宽谱激光器。自发辐射宽谱激光器通过激光器的自发辐射来实现宽谱输出，但是这种激光器一般输出功率比较低，使其在很多应用方面具有很大限制作用。伴随而来的是对受激辐射宽谱激光器的研究，目前的受机辐射宽谱激光器的材料结构主要有量子点结构和量子冲结构，现在75nm谱宽的量子点宽谱激光器和41nm谱宽的量子冲宽谱激光器都已经被研制出来。但是这种量子点和量子冲宽谱激光器对有源区的设计要求很高，并且实现难度比较大、重复性差。除此之外，量子点和量子冲宽谱激光器的材料需要通过分子束外延技术来生长，这也限制了其大规模大批量生长。

量子阱激光器相对量子点激光器和量子冲激光器的光电性能相对较差，如增益低、高的阈值电流密度、低的调制速率和低的温度稳定性等。所以通过量子阱激光器来作为宽谱光源的研究一直没有获得最新进展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种量子阱结构宽谱激光器。此结构的宽谱激光器的有源区只包括量子阱结构，这也是区别于传统宽谱激光器的重要部分。除此之外，宽谱激光器还可以发射低阈值、高功率、宽光谱的激光。这也是此结构宽谱激光器的优良特性。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种量子阱结构宽谱激光器，该宽谱激光器由依次层叠的N型电极层、N型衬底、N型缓冲层、第一N型重掺杂层、第一无掺杂量子阱有源区层、第二N型重掺杂层、第二无掺杂量子阱有源区层、P型重掺杂层、P型接触层和P型电极层组成，所述第一N型重掺杂层由AlGaAs材料构成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述N型衬底由GaAs材料构成，所述N型缓冲层由GaAs材料构成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一N型重掺杂层中的AlAs的组分为0.4～0.6的固定值。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一N型重掺杂层中的AlAs的组分是变化范围为0.3～0.6的线性渐变值。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一N型重掺杂层厚度设置在800nm～2500nm之间。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一无掺杂量子阱有源区层和第二无掺杂量子阱有源区层由III-V组材料构成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第一无掺杂量子阱有源区层和第二无掺杂量子阱有源区层均包括1～6个量子阱，量子阱材料为InGaAs或GaAs，垒的材料是AlGaAs或GaAs。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第二N型重掺杂层由GaAs或AlGaAs材料构成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第二N型重掺杂层中AlGaAs的AlAs组分为0.3～0.7的固定值。

根据本发明的一种具体实施方式，所述第二N型重掺杂层厚度设置在30nm～400nm之间。

根据本发明的一种具体实施方式，所述P型重掺杂层由AlGaAs材料构成。

根据本发明的一种具体实施方式，所述P型重掺杂层中的AlAs的组分为0.4～0.6的固定值。

根据本发明的一种具体实施方式，所述P型重掺杂层中的AlAs的组分是变化范围为0.3～0.6的线性渐变值。

根据本发明的一种具体实施方式，所述P型重掺杂层厚度设置在800nm～2500nm之间。

(三)有益效果

本发明采用量子阱结构的宽谱激光器，可以有效解决现有技术中的问题。本发明的量子阱结构的宽谱激光器材料结构可以通过金属有机气相沉积(MOCVD)进行生长，不仅克服了宽谱激光器材料生长困难的问题，并且可以得到稳定的生长条件。除此之外，此结构的宽谱激光器具有结构简单、性能稳定等优点，同时可以实现低阈值、大功率、宽光谱的激光。

附图说明

图1是根据本发明提出的量子阱结构宽谱激光器的剖面图；

图2是根据本发明提出的量子阱结构宽谱激光器的光学功率-电流特性图；