[发明专利]一种太赫兹标量涡旋量子级联激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种太赫兹标量涡旋量子级联激光器，包括一衬底以及位于该衬底上方的键合金属层，其特征在于，所述键合金属层的上方设有沿激光器的长度方向依次排布的种子激光区、渐变放大区、绝缘区以及发射区，在所述种子激光区的与所述渐变放大区相对的一侧设有第一吸收区，在所述发射区的周侧设有第二吸收区；其中，所述渐变放大区的宽度从所述种子激光区向所述绝缘区渐张，所述绝缘区的宽度从所述渐变放大区向所述发射区渐张。

2.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述种子激光区自下而上包括第一有源区和第一顶部金属层，所述第一有源区中具有周期性光栅结构。

3.根据权利要求2所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述周期性光栅结构由若干尺寸相同的长条形光栅组成，所述长条形光栅等距间隔。

4.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述渐变放大区具有第一起始侧和第一终止侧，所述绝缘区具有第二起始侧和第二终止侧，所述第一起始侧的宽度与所述种子激光区的宽度相匹配，所述第一终止侧与所述第二起始侧的宽度相匹配，所述第二终止侧的宽度与所述发射区的宽度相匹配。

5.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述渐变放大区自下而上包括第二有源区和第二顶部金属层，且所述第二有源区和所述第二顶部金属层呈梯形状。

6.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述绝缘区自下而上依次包括第三有源区、绝缘层和第三顶部金属层，且所述第三有源区、所述绝缘层和所述第三顶部金属层呈梯形状。

7.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述发射区自下而上包括第四有源区和第四顶部金属层，所述第四顶部金属层的一部分具有叉形光栅结构。

8.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器，其特征在于，所述第四顶部金属层的具有叉形光栅结构的部分形成为叉形光栅区，不具有叉形光栅结构的部分形成为引线区。

9.一种太赫兹标量涡旋量子级联激光器的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S1，制备具有键合金属层和有源区层的衬底；

步骤S2，在具有键合金属层和有源区层的衬底上制作出吸收边图形；

步骤S3，在吸收边图形区域内的有源区层的表面制作出周期性光栅图形，并对具有周期性光栅图形的有源区层进行腐蚀，得到周期性光栅狭缝；

步骤S4，在进行所述步骤S3之后的有源区层的表面生长绝缘材料，在有源区层的部分表面制作出绝缘层图形之后，去除绝缘层图形以外区域的绝缘材料；

步骤S5，在进行所述步骤S4之后的有源区层的表面制作电极图形，并在光刻好的电极图形上生长金属，剥离后形成顶部金属层；

步骤S6，以光刻胶作为所述顶部金属层的掩膜，对未被光刻胶覆盖的有源区层的区域进行刻蚀，露出键合金属层；

步骤S7，对进行所述步骤S6后的衬底进行减薄，在减薄后的衬底背后生长金属。

10.根据权利要求1所述的太赫兹标量涡旋量子级联激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11，制备具有第一金属层的第一基底；包括：提供第一基底，在第一基底表面外延生长腐蚀阻挡层，在腐蚀阻挡层上外延生长上接触层，在上接触层上外延生长有源区层，在有源区层外延生长下接触层，然后在下接触层上形成第一金属层；

步骤S12，制备具有第二金属层的第二基底；包括：提供第二基底，在第二基底表面形成第二金属层；

步骤S13，将所述第一金属层与所述第二金属层键合在一起，形成键合金属层；

步骤S14，对所述第一基底进行腐蚀，露出腐蚀阻挡层，再去除腐蚀阻挡层，所述第二基底作为所述衬底。