[发明专利]窄垂直远场发散角的隧道结光子晶体激光器

权利要求书

1.一种隧道结光子晶体激光器，包括：

衬底；以及

在所述衬底上依次形成的多个叠层结构；

其中，每个所述叠层结构包括有源层以及光子晶体层，且在相邻的所述叠层结构之间形成有隧道结；

所述衬底为N型衬底；所述叠层结构包括：N型限制层，形成于所述N型限制层之上的所述光子晶体层，形成于所述光子晶体层之上的N侧波导层，形成于所述N侧波导层上的所述有源层，形成于所述有源层之上的P侧波导层，形成于所述P侧波导层上的光子晶体层，以及形成于所述光子晶体层上的P型限制层；

所述的隧道结光子晶体激光器，包括三个所述叠层结构，分别为第一叠层结构、形成于所述衬底上，第二叠层结构、形成于所述第一叠层结构上，以及第三叠层结构，形成于所述第二叠层结构上；其中，在所述第一叠层结构和第二叠层结构之间形成有第一隧道结，在所述第二叠层结构和第三叠层结构之间形成有第二隧道结；

所述第一叠层结构的N型限制层形成于所述N型衬底上，所述第一隧道结形成于所述第一叠层结构的所述P型限制层上，所述第二叠层结构的所述N型限制层形成于所述第一隧道结上，所述第二隧道结形成于所述第二叠层结构的所述P型限制层上，所述第三叠层结构的所述N型限制层形成于所述第二隧道结上。

2.根据权利要求1所述的隧道结光子晶体激光器，还包括：

盖层，形成于所述第三叠层结构的所述P型限制层上；

欧姆接触层，形成于所述盖层上，其中，所述欧姆接触层和盖层通过选择性刻蚀形成脊形波导结构，该脊形波导结构包括一凸部及位于该凸部两侧的凹部；

电绝缘层，形成于所述凸部两侧的凹部上；

上电极，形成于所述欧姆接触层和电绝缘层上；以及

下电极，形成于所述N型衬底上。

3.根据权利要求1所述的隧道结光子晶体激光器，其中，所述第一隧道结和第二隧道结的材质为III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料。

4.根据权利要求1所述的隧道结光子晶体激光器，其中，所述有源层的结构包括：量子阱、量子线或量子点；有源层的材质为III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料；有源层的增益谱峰值波长范围覆盖近紫外到红外波段。

5.根据权利要求2所述的隧道结光子晶体激光器，其中，所述光子晶体层由第一折射率材料和第二折射率材料交替堆叠而成，该第一折射率小于第二折射率。

6.根据权利要求5所述的隧道结光子晶体激光器，其中，所述电绝缘层的材质为SiO₂、SiN₄或Al₂O₃。

7.根据权利要求5所述的隧道结光子晶体激光器，其中，所述脊形波导结构的宽度介于500nm～500μm之间；所述脊形波导剖面为矩形、梯形或者三角形。