專利名稱：一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，屬于光學(xué)與激光光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器具有光電轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、壽命長及波長覆蓋范圍廣、可調(diào)諧等優(yōu)點，但是，半導(dǎo)體激光器存在光譜較寬、中心波長隨環(huán)境溫度漂移等缺點。通常大功率半導(dǎo)體激光器光譜寬度(FWHM)在2飛nm，溫漂系數(shù)在0.3nm/K。這限制了大功率半導(dǎo)體激光器的一些重要應(yīng)用，如泵浦YAG固體激光器需要大功率半導(dǎo)體激光器泵浦源輸出光譜與激光晶體吸收光譜良好匹配，提高輸出功率和光電轉(zhuǎn)換效率；激光助視照明要求激光光源具有穩(wěn)定的工作波長和較小的譜寬以高效濾除背景光、提高系統(tǒng)的信號信噪比。而且，光譜范圍寬會造成半導(dǎo)體激光器不能直接用在需要精密光譜特性的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。為了改善半導(dǎo)體激光器的光譜特性，有些公司和研究小組開發(fā)了垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器，但是輸出功率不夠高。在很多情況下，研究人員通過在激光器外再增加一些光反饋元件，使得激光器的后反射面和光反饋元件之間形成一個外腔，由于外腔對激光器模式的選擇作用，可以大幅度壓窄半導(dǎo)體激光器的光譜線寬，同時通過外腔光學(xué)元件的調(diào)諧作用，使得激光波長可以精確調(diào)諧，成為精密光譜研究中一個重要的工具。但是采用外腔半導(dǎo)體激光器需要外加光學(xué)元件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜需要維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有大功率半導(dǎo)體激光器的上述缺陷，提出一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的激光芯片結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)可以對發(fā)射激光波長進(jìn)行選擇損耗，壓縮激光器輸出光譜寬度。通過波長選擇層的光譜選擇，實現(xiàn)中心波長低損耗，而抑制其它波長的在諧振腔的振蕩，這樣可以充分的利用載流子復(fù)合的能量，獲得高功率的窄光譜輸出。本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)更加完善的帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:—種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，包括有在襯底I材料上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行外延層生長，依次生長的N型摻雜的限制層2，N型摻雜的波長選擇層3，N型摻雜的波導(dǎo)層4，量子阱5，P型摻雜的波導(dǎo)層6，P型摻雜的波長選擇層7，P型摻雜的限制層8。所述的作為波長選擇層的N型摻雜的波長選擇層3，P型摻雜的波長選擇層7是由多對交替生長的兩種不同折射率和光學(xué)厚度為輸出激光波長的1/4的材料組成本發(fā)明可以取得如下有益效果:這種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點:它是通過波長選擇層對激光器激射波長進(jìn)行選擇，波長選擇層3，7中交替生長的兩種不同材料的折射率和厚度，需要滿足光學(xué)厚度為輸出激光波長的1/4。通過有選擇的反射和損耗不同波長，實現(xiàn)激光發(fā)射中心波長的選擇，邊緣光譜損耗高，中心波長處損耗低，容易獲得更高的增益形成激光振蕩，完成光譜寬度的壓縮，能夠解決背景技術(shù)中所述的激光光譜寬的問題，并最終獲得高功率輸出。


圖1是本發(fā)明中一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)；圖1中:1、襯底，2、N型摻雜的限制層，3、N型摻雜的波長選擇層，4、N型摻雜的波導(dǎo)層，5、量子阱，6、P型摻雜的波導(dǎo)層，7、P型摻雜的波長選擇層，8、P型摻雜的限制層。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖，以GaAs基808nm半導(dǎo)體激光器為例,但不限于GaAs基半導(dǎo)體激光器對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)一步說明:實施例:為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征，以下結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)一步的說明。如圖1所示，一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)。本實施例中的一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)包括:在GaAs襯底I材料上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行外延層生長，依次完成N型摻雜的限制層2的生長，N型摻雜的限制層2材料為Ν-AlGaAs，完成20對Ala9Gaa ,As和GaAs交替生長組成的N型摻雜的波長選擇層3的生長，完成N型摻雜的波導(dǎo)層4的生長，N型摻雜的波導(dǎo)層4的材料為N-GaAs，完成量子阱5的生長，量子阱5的材料是InGaAs，完成P型摻雜的波導(dǎo)層6的生長，P型摻雜的波導(dǎo)層6的材料為N-GaAs，完成20對Ala9GaaiAs和GaAs交替生長組成的P型摻雜波長選擇層7的生長，完成P型摻雜的限制層8的生長，P型摻雜的限制層8的材料是AlGaAs。該波長選擇層還可以根據(jù)波長需要調(diào)節(jié)各元素之間的組份，實現(xiàn)不同波長的選擇損耗，可以增加和減少Ala9GaaiAs和GaAs的層數(shù)調(diào)節(jié)損耗效率,完成半導(dǎo)體激光窄脈寬輸出。
權(quán)利要求
1.一種帶波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于: 在襯底(I)材料上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行外延層生長，依次生長的N型摻雜的限制層(2)，N型摻雜的波長選擇層(3)，N型摻雜的波導(dǎo)層(4)，量子阱(5)，P型摻雜的波導(dǎo)層(6)，P型摻雜的波長選擇層(7)，P型摻雜的限制層⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的作為波長選擇層的N型摻雜的波長選擇層(3)，P型摻雜的波長選擇層(7)是由多對交替生長的兩種不同折射率和光學(xué)厚度為輸出激光波長的1/4的材料組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有波長選擇層的半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用多對交替生長的兩種不同折射率光學(xué)厚度為輸出激光波長的1/4的材料組成。波長選擇對激光器輸出波長進(jìn)行選擇，是通過控制交替生長的兩種材料的組份，改變折射率實現(xiàn)對波長的選擇。該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)激光輸出中心波長光譜寬度的壓縮，并最終獲得高功率輸出。
文檔編號H01S5/20GK103117512SQ20121051393
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者王智勇, 堯舜, 潘飛 申請人:北京工業(yè)大學(xué)