[发明专利]量子级联激光器

说明书

本发明提供一种量子级联激光器。量子级联激光器具有活性层、第1包层和第2包层、以及光引导层。活性层具有多个注入量子阱区域和多个发光量子阱区域。各注入量子阱区域和各发光量子阱区域交替地层叠。所述第1包层和第2包层以从两侧夹持所述活性层的方式设置，具有比所述各发光量子阱区域的实效折射率低的折射率。所述光引导层以将所述活性层沿着层叠方向一分为二的方式配置。所述光引导层具有比所述各发光量子阱区域的所述实效折射率高的折射率，具有比所述各发光量子阱区域的量子阱层的全部的阱层的厚度大的厚度。

技术领域

本发明的实施方式涉及量子级联激光器。

背景技术

量子级联激光器(QCL：Quantum Cascade Laser)发出红外线激光。

若使量子级联激光器的阈值电流降低，则能够提高量子效率及光输出。

不过，量子级联激光器具有将许多发光量子阱区域级联连接而成的活性层。因此，光限制在较厚的活性层的垂直方向上不能说充分，阈值电流的降低并不容易。

发明内容

本发明提供一种量子级联激光器，具备：

活性层，具有多个注入量子阱区域和多个发光量子阱区域，且是各注入量子阱区域和各发光量子阱区域交替地层叠而成的活性层，所述各发光量子阱区域通过载流子的子带间光学跃迁而发出激光，所述各注入量子阱层使所述子带间光学跃迁后的所述载流子向微带能级弛豫而向下游的发光量子阱区域注入；

第1包层和第2包层，以从两侧夹持所述活性层的方式设置，具有比所述各发光量子阱区域的实效折射率低的折射率；以及

光引导层，是以将所述活性层沿着层叠方向一分为二的方式配置的光引导层，具有比所述各发光量子阱区域的所述实效折射率高的折射率，具有比所述各发光量子阱区域的量子阱层的全部的阱层的厚度大的厚度。

附图说明

图1(a)是说明第1实施方式涉及的量子级联激光器的垂直方向的光限制的曲线图，图1(b)是表示导带的能级的曲线图。

图2(a)是说明第1比较例涉及的量子级联激光器的垂直方向的光限制的曲线图，图2(b)是说明第2比较例涉及的量子级联激光器的垂直方向的光限制的曲线图。

图3(a)是第1实施方式涉及的量子级联激光器的示意立体图，图3(b)是沿着A-A线的示意剖面图。

图4(a)是表示第1实施方式的具体例1的相对光强度分布的模拟结果的曲线图，图4(b)是表示阈值电流相对于光引导层的厚度的依赖性的模拟结果的曲线图。

图5是表示第2比较例的具体例的相对光强度分布的模拟结果的曲线图。

图6(a)是表示第1实施方式的具体例2的相对光强度分布的模拟结果的曲线图，图6(b)是表示阈值电流相对于光引导层的厚度的依赖性的模拟结果的曲线图。

图7(a)是表示第1实施方式的具体例3的相对光强度分布的模拟结果的曲线图，图7(b)是表示阈值电流相对于光引导层的厚度的依赖性的模拟结果的曲线图。

具体实施方式

实施方式的量子级联激光器具有活性层、第1包层和第2包层、以及光引导层。所述活性层具有多个注入量子阱区域和多个发光量子阱区域。各注入量子阱区域和各发光量子阱区域交替地层叠。所述各发光量子阱区域通过载流子的子带间光学跃迁而发出激光。所述各注入量子阱层使所述子带间光学跃迁后的所述载流子向微带能级弛豫而向下游的发光量子阱区域注入。所述第1包层和第2包层以从两侧夹持所述活性层的方式设置，具有比所述各发光量子阱区域的实效折射率低的折射率。所述光引导层以沿着层叠方向将所述活性层一分为二的方式配置。所述光引导层具有比所述各发光量子阱区域的所述实效折射率高的折射率，具有比所述各发光量子阱区域的量子阱层的全部的阱层的厚度大的厚度。