[发明专利]具有量子阱层的设备

权利要求书

1.一种用于引导和吸收电磁辐射的设备，所述设备包括：

吸收装置(130)，用于吸收电磁辐射；

波导(120)，与吸收装置相耦合，用于将电磁辐射引导至吸收装置，其中所述波导和吸收装置由包括第一覆层、第一覆层上的第二覆层以及在第一和第二覆层之间的量子阱层的结构形成，所述量子阱层由具有与第一和第二覆层不同成份的材料形成，其中量子阱层的厚度和成份被优化为：提供波导中对电磁辐射的可接受吸收等级，同时提供适合带隙以便在吸收装置中吸收电磁辐射。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括衬底(110)，其中所述波导和吸收装置设置在所述衬底上，所述吸收装置包括至少一个谐振器，每个谐振器在电磁辐射的预定波长处进行谐振。

3.根据权利要求2所述的设备，其中波导内的可接受吸收等级是在量子阱层厚度和成份的预定范围内可获得的最小吸收等级，使得量子阱的厚度和成份被优化为最小化波导内的吸收。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述量子阱的厚度和成份配置为：提供所需量子阱带隙，同时最大化谐振器的谐振品质Q因数并保持有源层中的应力低于最大适合值。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述最大适合值是1.5％。

6.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述量子阱层的厚度实质上小于波导的厚度。

7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述设备是光谱仪。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述量子阱层配置为具有提供小于或等于预定能量的带隙的成份和厚度，所述预定能量与配置所述光谱仪以检测的电磁辐射的最大波长λ_max相对应。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述谐振器具有与波长间隔Δλ相对应的最小自由光谱范围FSR值，所述量子阱层配置为具有提供与在波长λ_max+Δλ处的辐射能量相对应的基态跃迁能量的成份和厚度。

10.一种优化用于引导和吸收电磁辐射的设备的量子阱层的层厚度和成份的方法，所述设备包括：衬底(110)；位于衬底上的吸收装置(130)，用于吸收电磁辐射；衬底上的波导(120)，所述波导与吸收装置相耦合，用于将电磁辐射引导至吸收装置，其中所述波导和吸收装置由包括第一覆层、第一覆层上的第二覆层以及在第一和第二覆层之间的量子阱层的结构形成，所述量子阱层由具有与第一和第二覆层不同成份的材料形成，所述方法包括：

针对量子阱层确定适合的量子阱基态跃迁能量，以便在吸收装置中吸收电磁辐射；以及

确定量子阱的厚度和成份，所述厚度和成份配置为提供所需的基态跃迁能量并提供波导内的可接受吸收等级。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述设备还包括衬底，所述吸收装置和波导设置在衬底上，所述吸收装置包括至少一个谐振器，每个谐振器在辐射的预定波长处进行谐振，其中所述确定量子阱的厚度和成份包括：确定配置为提供所需的基态跃迁能量同时最大化谐振器的谐振品质Q因数并保持量子阱层中的应力低于预定可接受限制的厚度和成份。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述确定量子阱的厚度和成份包括：

从厚度和成份的预定范围选择量子阱层的初始厚度和成份；

基于所述初始厚度和成份，确定所述至少一个谐振器中的弯曲损耗；

基于所述弯曲损耗，获得所述谐振器的Q因数值；

确定所获得的Q因数值是否是在厚度和成份的预定范围内的最大可用Q因数值；

基于所选厚度和成份，获得量子阱层中的应力值；

确定所获得的应力值是否在预定可接受限制以下；以及

如果确定所述Q因数值是最大可用值，并且如果所获得的应力在预定可接受限制以下，则将所选厚度和成份用作量子阱层的最终厚度和成份。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：如果确定初始成份和厚度的Q因数值不是最大值，或如果所获得的应力不在预定可接受限制以下，则调整初始厚度和成份以便获得新厚度和成份，并针对新厚度和成份重复以下步骤：获得弯曲损耗，确定Q因数值，确定所获得的值是否是最大值，获得应力值并确定所获得的应力值是否在预定可接受限制以下。