[发明专利]一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法，属于光电子技术领域。本发明以CBr₄和DETe为P、N型掺杂源构建隧道结的方式将915nm和976nm的两个量子阱外延结构连接起来，双波长的外延结构通过隧道结结合实现在一个外延芯片激发双波长，隧道结通过两个分别具有1E20个原子/cm3及以上掺杂浓度的p型和n型10nm以内的薄层组成，而隧道结的材料采用GaAs，GaAs材料在GaAs基激光器外延结构中不仅作为第一层生长材料也作为最后一层材料，通过GaAs隧道结可以很自然地将915nm和976nm外延结构结合到一起。

技术领域

本发明涉及一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

自从1960年科学家发明第一台红宝石激光器以来，激光器的发展非常的迅速，种类已经达到上千种，并且在材料加工、医疗、光纤检测、激光打印等领域中应用非常广泛。激光器按照工作物质可以分成固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器以及光纤激光器等多种类型，其中固体激光器是研究最早，也是最早实现联系激光输出的激光器。与其他激光器相比，固体激光器工作物质是由玻璃或者晶体等固体材料作为基质，掺杂某些特定的元素所构成。固体激光器的物理性能由基质材料的本身特性所决定，而其光学特性由其掺杂元素的能级结构所决定。

固体激光器中原子相互作用力强，并且原子间的距离小，导致了固体激光器材料的发射和吸收的光谱范围很宽，因此固体激光器通常采用外界光源进行泵浦，该光源为泵浦源，半导体激光器因为其发射波长范围大、激光功率高等优势成为固体激光器最重要的泵浦源之一。

掺镱钇铝石榴石Yb:YAG激光器是最重要的激光系统之一，将0.1％-1％的Yb离子掺入钇铝石榴石基质中，在泵浦源的激励下激射出1064nm的光，1064nm的激光在医学、激光打标、焊接等材料加工领域有重要的用途。915nm和976nm的光是Yb离子重要的吸收峰，其中915nm 吸收峰较宽,生长难度低，整机性能稳定；976nm吸收峰较窄，但是吸收效率是915nm的2-3 倍，从大功率使用经济性来看976nm泵浦方案更加节能省电。如果能制备出一种双波长激光器同时激射915nm和976nm两种波长，就可以更好的提升泵浦Yb:YAG激光器的效率。

现如今双波长激光器在医疗、计算机互联，图像信号传递等方面有一定的应用，在被作为泵浦源这一方面还存在空白，并且传统的双波长激光器采用两个不同波长的芯片封装成两个激光器光头，不仅成本高而且可靠性差，如果可以将两种波长由一个外延片发出，不仅可以减少封装光学器件的数量降低成本也可以降低激光传播过程中的光学损失。

中国专利文献CN109285922A公开了一种双波段长波长发光铟镓氮量子阱外延片的制备方法。其采用金属有机物化学气相外延技术，先在m面蓝宝石衬底上外延半极性GaN；然后运用界面改性技术处理该GaN；随后在该GaN上继续外延GaN材料，从而获得高质量的GaN 模板；最后在GaN模板上生长InGaN/GaN量子阱。该方法采用的是原位处理方式，并且需要进行高温退火，不仅操作难度大很难实现量产，并且高温退火会对外延结构产生影响，引入其他杂质会降低界面生长质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种GaAs基915nm/976nm大功率双波长激光器外延片及其制备方法。

本发明通过隧道结的方式将915nm和976nm的两个量子阱外延结构连接起来，通过优化波导层厚度降低不同波长之间的相互影响，实现双波长输出起到更高效泵浦Yb:YAG激光器的作用。

本发明的技术方案如下：