[发明专利]量子级联激光器

说明书

本发明涉及一种量子级联激光器，其具有核心区，该核心区包括第一注入层、有源区和第二注入层。有源区包括第一阱层、第二阱层、第三阱层、第一势垒层和第二势垒层。第一势垒层被设置在第一阱层和第二阱层之间，并将第一阱层与第二阱层分离。第二势垒层被设置在第二阱层和第三阱层之间，并将第二阱层与第三阱层分离。第一势垒层具有1.2nm或更小的厚度，并且第二势垒层具有1.2nm或更小的厚度。

技术领域

本发明涉及量子级联激光器。

背景技术

日本未经审查的专利申请公开No.2012-186362(专利文献1)公开一种量子级联激光器。

专利文献1中的量子级联激光器具有有源区，该有源区包括具有相似厚度的三个阱层；和势垒层，该势垒层被设置在这些阱层的上游和下游并且使阱层相互分离。从上水平和下水平的波函数的形状的观点出发，专利文献1聚焦于上游势垒层的厚度。

根据发明人进行的研究，在专利文献1中公开的有源区的能带图中，电子(载流子)的概率密度(波函数的平方)在下游阱层中较低。期望增加有源区中的多个阱层中的辐射跃迁的可能性。

发明内容

本发明的一个方面的目的是提供一种具有量子阱结构的量子级联激光器，该量子级联激光器允许载流子在有源区中的多个阱层上广泛分布。

根据本发明的一个方面的量子级联激光器包括核心区，该核心区包括第一阱层、第二阱层、第三阱层、第一势垒层和第二势垒层。核心区具有第一注入层、有源区和第二注入层。第一注入层、有源区和第二注入层在第一轴的方向上依次布置。有源区包括第一阱层、第二阱层、第三阱层、第一势垒层和第二势垒层。第一势垒层被设置在第一阱层和第二阱层之间，并将第一阱层与第二阱层分离。第二势垒层被设置在第二阱层和第三阱层之间，并将第二阱层与第三阱层分离。第一势垒层具有1.2nm或更小的厚度。第二势垒层具有1.2nm或更小的厚度。

通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1示意性地示出根据实施例的量子级联激光器。

图2示意性地示出根据实施例的量子级联激光器中的有源区的导带图。

图3示意性地示出核心区中的有源区和注入层的布置。

图4A示出用于实验示例的与辐射跃迁相关联的三个能级的波函数和导带图。

图4B示出用于实验示例的与辐射跃迁相关联的三个能级的波函数和导带图。

具体实施方式

现在将描述一些具体示例。

量子级联激光器的具体示例包括核心区，该核心区包括第一注入层、有源区和第二注入层。第一注入层、有源区和第二注入层在第一轴的方向上依次被布置。有源区包括第一阱层、第二阱层、第三阱层、第一势垒层和第二势垒层。第一势垒层被设置在第一阱层和第二阱层之间，并将第一阱层与第二阱层分离。第二势垒层被设置在第二阱层和第三阱层之间，并将第二阱层与第三阱层分离。第一势垒层具有1.2nm或更小的厚度。第二势垒层具有1.2nm或更小的厚度。

在量子级联激光器中，有源区被设置有包括第一势垒层和第二势垒层的量子阱结构，第一势垒层和第二势垒层中的每一个具有1.2nm或更小的厚度。该量子阱结构形成不会导致禁止的辐射跃迁的上能级和下能级，并且第一势垒层和第二势垒层允许在上下能级处的载流子扩展和分布在第一阱层、第二阱层和第三阱层上，第一势垒层和第二势垒层每个都具有1.2nm或更小的厚度。由于第一和第二势垒层的薄，载流子的概率密度可以在有源区中广泛扩展。有源区中的概率密度的扩展可以增加有源区中的多个阱层中的辐射跃迁的概率。