[发明专利]一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器

权利要求书

1.一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器，该半导体激光器结构具体包括发光结构部分和增强发光效率稳定输出波长结构部分，所述半导体激光器发光结构部分是由半导体激光器材料外延结构组成，依次由衬底、缓冲层、下光限制层、下波导层、半导体激光器有源区、上波导层、上光限制层构成，所述半导体激光器增强发光效率稳定输出波长结构部分由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，其特征在于，这种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器结构中具有金属纳米圆盘周期阵列结构，金属纳米圆盘周期阵列结构制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层的上面，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列结构的周期、金属纳米圆盘的直径、金属纳米圆盘的高度这些参数以及金属纳米圆盘周期阵列结构所用的材料实现调控金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率，使金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率与半导体激光器输出波长频率相同，利用金属表面等离子体共振效应使金属纳米圆盘周期阵列结构选择出频率与该金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，实现选择出半导体激光器结构中受激辐射产生的频率与金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，进而使半导体激光器实现稳定输出波长，使半导体激光器输出波长线宽更窄，同时金属表面等离子体共振效应使半导体激光器稳定输出波长的光子与金属纳米圆盘周期阵列结构达到共振，进一步增强半导体激光器的发光效率。

2.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，该结构由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，该金属纳米圆盘周期阵列结构均匀制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层上，位于上波导层与上光限制层之间，该金属纳米圆盘周期阵列结构的材料为贵金属材料Au、Ag、Pt，通过调控上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列周期、金属纳米圆盘直径、金属纳米圆盘高度这些参数实现对半导体激光器发光结构部分特定频率光子的选择。

3.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，该结构具体依次包括衬底、缓冲层、下光限制层、下波导层、半导体激光器有源区、上波导层、上光限制层，该结构中的上波导层上制备金属纳米圆盘周期阵列结构，可对波导层厚度进行调节实现金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率，该半导体激光器结构有源区输出波长可以为808nm、850nm、980nm、1060nm。

4.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，金属纳米圆盘周期阵列结构，工艺简单，具有光栅结构对半导体激光器激光输出频率选择的作用，降低制备工艺过程中对半导体激光器芯片的损伤。

5.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，利用金属表面等离子体共振效应使金属纳米圆盘周期阵列结构对半导体激光器发光结构部分受激辐射产生的光子的频率进行选择，实现半导体激光器单模窄线宽激光输出。

6.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，半导体激光器发光结构部分和增强发光效率稳定输出波长结构部分均在高真空材料制备仪器中制备，避免外延材料被氧化。

7.如权利要求1所述的增强发光效率稳定输出波长半导体激光器结构，其特征在于，金属纳米圆盘周期阵列结构固有频率与半导体激光器发光结构部分有源区激光输出频率相同，达到共振，实现半导体激光器高效率激光输出。