[实用新型]低线宽的980nm F-P腔应变量子阱激光器的外延片

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器领域，尤其是发射980nm波长的低线宽F-P腔应变量子阱激光器。

背景技术

980nm半导体激光器在通信和医疗领域有非常广泛的应用，它是掺铒光纤放大器泵浦源的窗口，也是于激光手术刀的首选波长。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,                                                 factor）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980nm 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 29 4][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980nm F-P腔应变量子阱激光器线宽较宽，普通的980nm F-P腔应变量子阱激光器的结构如图1所示：21为衬底层，材料为GaAs；22为缓冲层，厚度为300nm，材料为N型GaAs；23为 n型下限制层，厚度为1400nm，材料为Al_0.5Ga_0.5As；24为渐变层，厚度为200nm，材料为Al_0.2-0.5Ga_0.8-0.5 As；25为垒层，厚度为20nm，材料为GaAs；26为有源层，厚度为7nm，材料为In_0.2Ga_0.8As；27为垒层，厚度为20nm，材料为GaAs；28渐变层，厚度为200nm，材料为Al_0.5-0.2Ga_0.5-0.8 As；29为限制层，厚度为1400nm，材料为Al_0.5Ga_0.5As；30为欧姆接触层，厚度为200nm，材料为GaAs。根据公式为线宽，为中心波长，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=2155GHz，线宽较宽。

发明内容

为了解决现有980nm F-P腔应变量子阱激光器线宽存在的问题，本实用新型提供了一种低线宽的980nm F-P腔应变量子阱激光器的外延片。

本实用新型包括顺序连接的GaAs衬底层、缓冲层、过渡层、n型下限制层、下波导层、下势垒层、有源层、上势垒层、上波导层、p型上限制层和欧姆接触层。

本实用新型以In_xGa_1-xAs材料作为量子阱结构的有源层，以GaAs材料作为势垒层，通过优化设计有源层7厚度以及材料组分，使量子阱带间跃迁产生的线宽展宽因子与自由载流子吸收和带隙收缩产生的线宽展宽因子降到最低。参见图6，线宽展宽因子大小约为0，从而使线宽从一般的量子阱激光器的2155GHz降到了2GHz。有效降低了980nm F-P腔量子阱激光器的光谱宽度，改善了量子阱激光器光束的质量。