[发明专利]基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器

说明书

本公开提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。本发明能够实现对激光器模式的调控，以及对激光器模式能量分布的调控。

技术领域

本公开涉及微纳结构及半导体光电子器件领域，尤其涉及一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器。

背景技术

随着信息化社会的不断发展，以光子为载体的信息技术应运而生，激光器就是非常理想的光子源器件。为了应对现实生活中各种不同的应用需求，相应地产生了各种波段的激光器。为了增加光纤的信息传递容量，就需要耦合多个单模激光器来实现波分复用，这就对单模激光器的模式调控提出了较高的要求。

目前，实现单模激光主要依赖四种方法：第一种方法是在腔中通过光学反馈实现单模；第二种方法通过减小激光腔中的模尺寸来增强模式限制；第三种方法是将泵浦光的空间分布形成激光腔，以实现模式选择；第四种方法就是使用宇称时间对称性来构建单模激光。

近年来，对于非厄米系统的研究成为了热门话题，早期的非厄米系统中，哈密顿量的虚部通常被用来描述系统的耗散，这只是对物理现象的一种非本质的唯像描述，因为这样的描述并不具备幺正性。1998年，基于前人关于非厄米哈密顿量的研究，Carl M Bender和Stefan Boettcher提出一类满足宇称时间对称性质的非厄米哈密顿量，并证明在一定参数的取值范围里，这类哈密顿量的本征能量为实数。

通过利用哈密顿量中宇称时间对称性的破缺性质，可以对激光器实现模式的调控，从而实现更好的单模性质。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，以至少部分解决以上所提出的技术问题，对激光器实现模式调控以及能量分布的调控。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于宇称时间对称性的三腔耦合激光器，自下而上顺次包括：下电极层、N型波导层、有源区、P型波导层、绝缘层和上电极层；所述P型波导层还包括：至少一个损耗腔和多个增益腔，所述增益腔对称设置于所述损耗腔两侧；所述损耗腔和所述增益腔上表面均设置有绝缘层，且最外侧两个所述增益腔的所述绝缘层设置窗口区域；上电极层设置于所述绝缘层上；

分别调控所述损耗腔两侧的增益腔的增益，使增益腔与所述损耗腔耦合。

在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔为设置于所述P型波导层的多个脊型波导，多个所述脊型波导相互平行且尺寸相同，相邻两个所述脊型波导的间距相同。

在本公开的一些实施例中，所述脊型波导的个数为三个，三个所述脊型波导顺次作为增益腔、损耗腔和增益腔。

在本公开的一些实施例中，通过电注入分别调控所述损耗腔两侧的所述增益腔的增益；所述电注入为水平调控、横模调控和纵模调控中的任一种。

在本公开的一些实施例中，所述三腔耦合激光器的长度w0为200μm-5mm；宽度10为3μm-500μm。

在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔的宽度W为3μm-50μm；长度1为200μm-5mm。

在本公开的一些实施例中，所述损耗腔和所述增益腔的间距d1为50nm-10μm。

在本公开的一些实施例中，相邻所述增益腔的间距d2为50nm-10μm。