[发明专利]一种多波长GaN基垂直腔面发射激光器的有源区结构设计

权利要求书

1.一种多层堆叠量子点的有源区结构设计方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

(1)选择需要出射的两个以上的激光波长，根据所述需要出射的两个以上的激光波长设计激光器的腔长；

(2)根据所述需要出射的两个以上的激光波长设计量子点的尺寸，使得不同尺寸量子点层的发光中心波长与对应的激光的出射波长相匹配；

(3)计算所述需要出射的两个以上的激光波长对应的光场在谐振腔内的空间分布，然后将与所述需要出射的两个以上的激光波长对应的不同尺寸的量子点层置于对应光场的波腹处，使不同尺寸量子点层与各自对应光场之间的耦合达到最强，从而得到波长可调的所述多层堆叠量子点的有源区结构。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，垂直腔面发射激光器的腔长由所述需要出射的两个以上的激光波长确定；二者是一一对应的关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的量子点包含两种以上的不同尺寸；和/或，所述量子点的尺寸大小由激光的出射波长决定。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，同一尺寸的量子点可以为一层或两层以上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述对应的光场为驻波光场。

6.一种如权利要求1～5之任一项所述的方法得到的多层堆叠量子点的有源区结构。

7.如权利要求6所述的多层堆叠量子点的有源区结构在制作多波长GaN基垂直腔面发射器中的应用，其特征在于，所述多波长GaN基垂直腔面发射器包括双氮化物DBR型GaN基垂直腔面发射激光器、双介质膜DBR型GaN基垂直腔面发射激光器以及氮化物DBR和介质膜DBR组合型GaN基垂直腔面发射激光器。

8.一种多波长GaN基垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括衬底、反射镜、如权利要求6所述的多层堆叠量子点的有源区、n型接触区、p型接触区、电流扩展层以及金属电极；其中，

所述衬底支撑整个氮化物外延薄膜结构；

所述多层堆叠量子点有源区位于所述n型接触区与所述p型接触区中间；

所述n型接触区的上方和所述p型接触区的下方分别设置所述反射镜；

所述金属电极包括n型金属电极和p型金属电极；

所述n型金属电极与所述n型接触区接触；

所述p型金属电极与所述电流扩展层接触。

9.如权利要求8所述的多波长GaN基垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述激光器的腔长大小等于有源区以及有源区两侧的n型接触区、p型接触区和电流扩展层的总厚度。

10.如权利要求8所述的多波长GaN基垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述的衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底以及硅衬底；所述的衬底主要用于支撑整个氮化物外延薄膜结构。

11.如权利要求8所述的多波长GaN基垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述的反射镜为氮化物DBR或介质膜DBR或其组合；所述的氮化物DBR为AlN/GaN DBR、AlGaN/GaN DBR、AlInN/GaN DBR或Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN DBR，其中x≠y；介质膜DBR为TiO₂/SiO₂ DBR、ZrO₂/SiO₂ DBR、Ta₂O₅/SiO₂ DBR、Si₃N₄/SiO₂ DBR或HfO₂/SiO₂ DBR；所述反射镜的反射率为99％以上。