[实用新型]一种无铝高功率半导体激光泵浦器件结构

说明书

技术领域

本专利涉及光电子学领域，特别涉及一种无铝高功率半导体激光泵浦器件结构。

背景技术

光纤激光器是由泵浦源，耦合器，掺稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。作为继CO2激光器和固体激光器之后的第三代激光器，与传统二氧化碳激光器相比，具有20％耗电、10％体积、4倍速度快、20％转换效率高等优点。

高功率光纤激光器将半导体激光器泵浦技术和双包层光纤掺杂制造技术有机结合起来，吸收两者优势，将高功率、低亮度、廉价的多模半导体激光器光通过泵浦双包层光纤结构，实现高亮度、衍射受限的单模激光输出，大大提高了耦合及转换效率，增加了输出激光功率。

半导体激光器抽运源作为光纤激光器中的唯一有源器件，其成本占整个光纤激光器的60～70％，并且决定了整个激光器的可靠性和稳定性，是光纤激光器的关键器件，对光纤激光器的可靠性、寿命和制作成本等影响至关重要。

半导体激光器的外延结构是其获得高性能的根本，也其优化也是改善其性能中最关键的一环。它是一个PN结结构。通常的半导体激光器结构包括有源区、限制层、波导层、接触层等。

构成半导体激光器结构的外延材料本身会决定器件的寿命。在近红外波段，所经常采用的材料为含Al的AlGaAs或者AlGaInP材料，其中包含的Al元素，易被氧化形成深能级和暗线缺陷，这种缺陷在大电流或高温工作的情况下会在热的作用下发生移动和传播，形成非辐射复合中心，在这种非辐射复合中心上，所吸收的光子能量将转换成热能；从而又会提高器件的工作温度，使器件性能进一步劣化，非辐射复合中心进一步成长和增大，造成恶性循环，迅速造成器件失效。尽管能够采用多种方法抑制氧的存在，但易被氧化是Al材料本身的特性，而所说的氧，可能来自生长过程中原材料的氧残留，但也有可能来自工作环境中。为了避免这种缺陷，其根本方式就是在结构中完全除去Al，采用不含Al的器件结构。

发明内容

本实用新型是要提供一种无铝高功率半导体激光泵浦器件结构，可以直接避免铝元素氧化带来的激光器材料退化，此种无铝高功率半导体激光泵浦器件结构的可靠性优良，用该结构的激光器的寿命也显著延长。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种无铝高功率半导体激光泵浦器件结构，包括衬底层以及在所述衬底层由下至上依次生长的缓冲层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层和欧姆接触层，所述下限制层与所述上限制层为不含铝的InGaP材料，且所述下限制层与所述上限制层掺杂类型相反，所述下波导层与所述上波导层为不含铝的InGaAsP材料，所述上限制层为不含铝的InGaP材料。

进一步的，所述下限制层的厚度为0.5～2.5μm，所述下限制层的禁带宽度 Eg3为1.82～1.92eV，所述下限制层的掺杂类型与所述衬底层和所述缓冲层相同。

所述上波导层的厚度为0.1～0.8μm，所述上波导层的禁带宽度Eg2小于 1.9eV，

进一步的，所述衬底层采用化合物半导体材料GaAs材料，所述衬底层的厚度100～650μm，尺寸为1～6英寸。

进一步的，所述缓冲层采用GaAs材料，所述缓冲层的厚度为0.02～2μm。

进一步的，所述有源层的禁带宽度Eg1、所述上波导层的禁带宽度Eg2、所述下限制层的禁带宽度Eg3满足关系式：Eg1<Eg2<Eg3。

本实用新型提出的无铝高功率半导体激光泵浦器件结构，与传统结构相比，是一种不含铝元素的器件结构，本实用新型的构造中上限制层与下限制层为不含铝的InGaP材料，掺杂类型相反。上波导层与上波导层为不含铝的InGaAsP 材料，上述材料可以避免铝元素氧化带来的激光器材料退化，从而改善整个器件的可靠性，上述结构可以将激光器的寿命提高到一万五千小时以上，有效将激光器的寿命延长。

附图说明

图1为本实用新型的无铝高功率半导体激光泵浦器件结构。

图中：1-衬底层，2-缓冲层，3-下限制层，4-下波导层，5-有源层，6-上波导层，7-上限制层，8-欧姆接触层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1所示，为本实用新型的无铝高功率半导体激光泵浦器件结构。