[发明专利]一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器

摘要

本发明公开了一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器。该半导体激光器通过在传统半导体激光器外延材料制备基础上，在半导体激光器外延结构中的上波导层上制备周期分布的金属纳米圆盘阵列实现增强发光效率稳定输出波长，所涉及的金属纳米圆盘周期阵列具有传统半导体激光器中光栅结构稳定波长的作用，同时具有增强激光器发光效率的作用。本发明公开的这种方法，利用金属表面等离子体共振效应使目标波长激光与金属纳米圆盘阵列实现共振效应，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列周期、金属纳米圆盘大小使金属纳米圆盘阵列的共振频率与目标波长相同，最终实现半导体激光器目标波长稳定，同时增强半导体激光器的发光效率。

主权项

一种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器，该半导体激光器结构具体包括发光结构部分和增强发光效率稳定输出波长结构部分，所述半导体激光器发光结构部分是由半导体激光器材料外延结构组成，依次由衬底、缓冲层、下光限制层、下波导层、半导体激光器有源区、上波导层、上光限制层构成，所述半导体激光器增强发光效率稳定输出波长结构部分由金属纳米圆盘周期阵列结构构成，其特征在于，这种增强发光效率稳定输出波长的半导体激光器结构中具有金属纳米圆盘周期阵列结构，金属纳米圆盘周期阵列结构制备在半导体激光器发光结构部分中的上波导层的上面，通过控制上波导层厚度、金属纳米圆盘阵列结构的周期、金属纳米圆盘的直径、金属纳米圆盘的高度这些参数以及金属纳米圆盘周期阵列结构所用的材料实现调控金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率，使金属纳米圆盘周期阵列结构的共振频率与半导体激光器输出波长频率相同，利用金属表面等离子体共振效应使金属纳米圆盘周期阵列结构选择出频率与该金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，实现选择出半导体激光器结构中受激辐射产生的频率与金属纳米圆盘周期阵列结构共振频率相同的光子，进而使半导体激光器实现稳定输出波长，使半导体激光器输出波长线宽更窄，同时金属表面等离子体共振效应使半导体激光器稳定输出波长的光子与金属纳米圆盘周期阵列结构达到共振，进一步增强半导体激光器的发光效率。