[发明专利]一种单片集成半导体随机激光器

说明书

一种单片集成半导体随机激光器由增益区和随机反馈区两部分组成，包括：一衬底；一下限制层，制作在衬底上；一有源层，制作在下限制层上；一上限制层，制作在有源层上；一波导层，为条状，纵向制作在上限制层上面的中间；一P⁺电极层，用隔离沟将其分为两段，制作在波导层上；一N⁺电极层，制作在下限制层的背面。其中，分为两段的P⁺电极层分别对应于增益区和随机反馈区。随机反馈区采用掺杂波导，对增益区发出的光进行随机反馈，进而产生随机激光。本发明采用掺杂波导形成随机谐振腔，是一种新型的单片集成半导体随机激光器，其出射激光的频率、强度都具有随机性，且采用单片集成结构，重量轻、体积小、性能稳定、集成性强。

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，具体是涉及一种单片集成半导体随机激光器。

背景技术

近年来，随机激光器由于其特殊的反馈机制和广阔的应用前景得到了广泛的研究。在传统的激光器中，光学谐振腔决定了激光的模式，即决定了激光的出射频率。随机激光器随机光反馈形成随机谐振腔，取代了传统激光器中的光学谐振腔，其出射激光的频率、强度都具有随机性。

2009年，墨西哥E.I.Chaikina等人提出了基于分布式布拉格光栅反馈的Er / Ge共掺单模光纤随机激光器（Lizã r N, Puente N P, Chaikina E I, et al. Single-modeEr-doped fiber random laser with distributed Bragg grating feedback[J].Optics Express, 2009, 17(2):395-404.），其使用掩模板技术在掺杂光纤中刻蚀布拉格光栅，通过大量随机分布的布拉格光栅增加了谐振腔的有效长度，并且以这种方式提高了系统的效率和频率选择性。

2010年，Sergei K. Turitsyn等人提出了随机分布式光反馈光纤激光器（Turitsyn S K, Babin S A, El-Taher A E, et al. Random distributed feedbackfibre laser[J]. Optics Express, 2012, 20(27):28033.）。其利用泵浦光注入光纤中产生的后向瑞利散射和拉曼效应放大，产生了随机激光。

2012年，北京化工大学公开了一种随机光纤激光器系统，采用全光纤化连接结构，将光纤激光器作为泵浦光源，利用光纤中的瑞利后向散射光放大形成激光（见中国专利：随机光纤激光器，专利号：ZL201210328766.3）。光在光纤中传播时产生的瑞利散射光较弱，在反馈过程中，由于光纤长度、光纤材料及分立器件结构缺陷等原因导致部分反馈光损耗。

2013年，马向阳等人提出了一种基于双重SiO₂-ZnO结构的电抽运随机激光器（见中国专利：基于双重SiO2-ZnO结构的电抽运随机激光器、其制备方法及用途 ，专利号：201210490468.4）。在硅衬底的正面自下而上依次沉积有第一ZnO薄膜、第一SiO₂薄膜、第二ZnO薄膜、第二SiO₂薄膜和半透明电极，在硅衬底背面沉积有欧姆接触电极，即制得了基于双重SiO₂-ZnO结构的电抽运随机激光器，阈值电流显著降低，光输出功率明显提高。

2015年，电子科技大学公开了一种随机激光器(见中国专利：随机激光器、随机谐振腔制造及探测微小颗粒浓度的方法，专利号：201510513253.3)，采用泵浦光源、激光反射镜等器件，通过在随机激光器谐振腔内壁涂有纳米TiO2颗粒和紫外胶混合而成的随机介质薄膜，在多重散射作用下，实现了随机激光的可控输出。该发明工艺复杂、技术要求高，这些都将对最终随机激光的产生有较大影响。