[发明专利]基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器及其应用

说明书

一种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器及其应用，该多腔耦合激光器包括N面电极层；N型波导层，设置在N面电极层上；有源区层，设置在N型波导层上；P型波导层，设置在有源区层上，其上设有至少两个增益损耗脊型波导单元，每个增益损耗脊型波导单元均包括一个损耗脊型波导和一个增益脊型波导；绝缘层，覆盖在P型波导层上，在损耗脊型波导和增益脊型波导顶部设有窗口区域；以及P面电极层，包括损耗脊型波导P面电极和增益脊型波导P面电极。本发明提供的这种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器，通过对宇称时间对称性的调控实现对多腔能量分布调控的同时，可以实现对大功率激光器光束质量的优化。

技术领域

本发明涉及微纳结构研究及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器及其应用。

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，相应地产生了各种功率的激光器。其中大功率激光器面临着热效应差，易饱和等问题。

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，从而使光场主要集中在某个或某几个腔中，从而实现在均匀电注入分布的条件下，不均匀的光场分布，从而解决大功率阵列激光器热效应差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器，包括：

N面电极层；

N型波导层，设置在N面电极层上；

有源区层，设置在N型波导层上；

P型波导层，设置在有源区层上，其上设有至少两个增益损耗脊型波导单元，每个增益损耗脊型波导单元均包括一个损耗脊型波导和一个增益脊型波导；

绝缘层，覆盖在P型波导层上，在损耗脊型波导和增益脊型波导顶部设有窗口区域；以及

P面电极层，包括损耗脊型波导P面电极和增益脊型波导P面电极，损耗脊型波导P面电极设置在损耗脊型波导的窗口区域上，增益脊型波导P面电极设置在增益脊型波导的窗口区域上，所有的损耗脊型波导P面电极连接于第一电源，所有的增益脊型波导P面电极连接于第二电源，通过第一电源和第二电源调节电流注入。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的多腔耦合激光器在微纳结构及半导体光电子器件领域的应用。

从上述技术方案可以看出，本发明基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器及其应用至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

1、本发明提供的这种基于宇称时间对称性的多腔耦合激光器，通过对所有增益区增益以及所有损耗区损耗的调控，比如电注入激光器，就是通过调控注入的电流大小，可以对激光器的宇称时间对称性破缺进行调控，从而控制激光器在破缺点后的能量成非均匀分布，主要集中在同一端的几个增益脊型波导上，从而实现在均匀电注入分布的条件下，不均匀的光场分布，帮助构造热效应更好的大功率激光器；