[发明专利]量子级联激光器

说明书

一种量子级联激光器结构，包括多个量子阱和多个势垒，所述多个量子阱的至少一部分限定了一激活区，所述激活区的一端邻接一注入势垒，其中：在限定激活区的多个量子阱中的两个或多个相邻量子阱位于注入势垒的附近，并且每一个所述两个或多个量子阱都具有一宽度，所述宽度比所述限定激活区的多个量子阱中两个或多个后续量子阱的宽度要窄。所述生成的激活区具有增加的从较高的光子发射能态跃迁到较低的光子发射能态的寿命，并带来更高的效率和更好的整体性能，特别是对于在长波长(>7μm)上发射或者产生激光的设备。

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119本申请要求于2013年11月30日提交的美国临时申请61/910,342的优先权，本申请依赖于所述临时申请的内容并通过引用将其全文并入。

背景技术

一般地说，本发明涉及量子级联设备，如光学放大器芯片，所述光学放大器芯片用于集成或外部腔量子级联激光器(QCLs)，ASE光源以及类似应用，所述设备在高温下具有高连续波(CW)功率，尤其是一些在高温环境下具有一定波长的设备，所述波长适用于红外对抗，热准直瞄准装置，气体和其他分子传感，和/或其他应用，特别是在较长的7μm及以上波长。

发明内容

本发明针对具有开始于两个或多个薄阱的激活区的量子级联设备。更具体地说，公开了一种量子级联激光器结构，包括多个量子阱和多个势垒，所述多个量子阱的至少一部分限定了一激活区，所述激活区的一端邻接一注入势垒(injector barrier)，其中：在限定激活区的多个量子阱中的两个或多个相邻量子阱位于注入势垒的附近，并且每一个所述两个或多个量子阱都具有一宽度，所述宽度比所述限定激活区的多个量子阱中两个或多个后续量子阱的宽度要窄。所述生成的激活区具有增加的跃迁(transition)寿命，对于在长波长(>7μm)下发射或者发出激光的设备，可产生更高的效率和更好的整体性能，所述跃迁为从较高的光子发射能态到较低的光子发射能态。

附图说明

结合以下附图可以更好地理解以下详细叙述的本发明的具体实施例，其中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：

图1描绘一能带图，说明了在现有的包括一激活区的量子级联结构中连续的量子阱和势垒的能级和厚度；

图2描绘了根据本发明一量子阱激活区的一实施例的能带图，说明了在现有的包括一激活区的量子级联结构中连续的量子阱和势垒的能级和厚度，所述激活区在其开端至少具有两个薄阱(紧接一注入势垒，在两个或更宽的量子阱前面)；

图3描绘了根据本发明一量子阱激活区的另一实施例的能带图，说明了在现有的包括一激活区和一阶梯阱组态的量子级联结构中连续的量子阱和势垒的能级和厚度，所述激活区在其开端至少具有两个薄阱(紧接一注入势垒，在两个或更宽的量子阱前面)，在所述阶梯阱组态中所述激活区的至少一最后的最后量子阱比所述激活区的至少一相邻量子阱具有更低的最小能态；

图4描绘了一分装的QCL芯片的脉冲光-电流-电压(LIV)曲线，所述芯片使用图3中改进的激活区结构；以及

图5描绘了一分装的QCL芯片的连续波(CW)光-电流-电压(LIV)曲线，所述芯片使用图3中改进的激活区结构。

具体实施方式