[发明专利]一种低线宽的F-P腔应变量子阱激光器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，尤其是低线宽的F-P腔应变量子阱激光器。

背景技术

半导体激光器以其体积小、重量轻广泛的应用于固体激光器泵浦和军事应用等领域。量子阱激光器是近些年来新发展的一种新型半导体激光器。由于其有源层厚度小于电子平均自由程，使载流子只能在有源层运动，提高了激光器的转换效率。线宽展宽因子(Linewidth Enhancement Factor，αfactor)是影响半导体激光器谱线宽度的重要因素。它不仅直接影响半导体激光器的谱线宽度，而且会对激光器的模式稳定，电流调制下的啁啾，注入锁定范围、光放大系数以及光反馈效应等均会产生影响。

目前文献报道的量子阱激光器线宽展宽因子测量值一般为1-3，为了降低谱线展宽给激光器动态特性带来的影响，实现激光器窄线宽输出，需要一种低线宽的F-P腔应变量子阱激光器。

目前窄线宽半导体激光器主要有分布反馈激光器(DFB)、分布布拉格反馈激光器(DBR)和光栅外腔激光器，这三种激光器确实实现了低线宽的输出，但是这三种激光器有着共同的难点就是腔面加工工艺复杂[王丽丽、任建华、赵同刚、徐大雄、饶岚、吴炜、郭永新2005激光技术294][江剑平2000半导体激光器(北京：电子工业出版社)第125页]。而对于F-P腔应变量子阱激光器，其制作方法已经较为成熟，但普通的F-P腔应变量子阱激光器线宽较宽，普通的F-P腔应变量子阱激光器的结构如图2所示[刘安平、段利华、周勇2010光电子·激光21163]：

21为衬底层，材料为GaAs；22为缓冲层，厚度为500nm，材料为N型GaAs；23为n型下限制层，厚度为1500nm，材料为AlGaAs；24为限制层，厚度为200nm，材料为AlGaAs；25为接触层，厚度为50nm，材料为GaAs；26为应变缓冲层，厚度为6nm，材料为In_xGa_1-xAs；27为波导层，厚度为60nm，材料为GaAs；28为有源层，厚度为6nm，材料为In_xGa_1-xAs；29为波导层，厚度为100nm，材料为GaAs；30为限制层，厚度为200nm，材料为AlGaAs；31为限制层，厚度为1300nm，材料为P型AlGaAs；32为接触层，厚度为200nm，材料为GaAs；有源层In_xGa_1-xAs材料，x＝0.1，阱宽厚度为6nm。根据公式Δλ为线宽，λ为中心波长，Δω为对应的频率宽度，c为光速，经过计算此激光器角频率对应线宽为Δω＝2713GHz，线宽较宽。

发明内容

为了解决现有F-P腔应变量子阱激光器线宽存在的问题，本发明提供了一种低线宽的F-P腔应变量子阱激光器。

本发明提供的一种低线宽的F-P腔应变量子阱激光器，其构成包括：顺次连接的衬底1、缓冲层2、n型下限制层3、下波导层4、下势垒层5、有源层6、上势垒层7、上波导层8、p型上限制层9和欧姆接触层10；衬底层1的材料为GaAs；缓冲层2，厚度为100nm，材料为GaAs，掺入浓度为1×10¹⁸cm^-3的Si杂质；n型下限制层3，厚度为1500nm，材料为Al_0.7Ga_0.3As，掺入浓度为1×10¹⁸cm^-3的Si杂质；下波导层4，厚度为100nm，材料为Al_0.3Ga_0.7As；下势垒层5，厚度为20nm，材料为GaAs；有源层6，厚度为3～5nm，采用In_xGa_1-xAs应变材料，x＝0.33；上势垒层7，厚度为20nm，材料为GaAs；上波导层8，厚度为100nm，材料为Al_0.3Ga_0.7As；p型下限制层9，厚度为1500nm，材料为Al_0.7Ga_0.3As，掺入浓度为1×10¹⁸cm^-3的Si杂质；欧姆接触层10，厚度为300nm，材料为Al_0.7Ga_0.3As，掺入浓度为1×10¹⁹cm^-3的Be杂质。

衬底1采用n型GaAs材料，用于在其上进行激光器各个层的外延生长。