[发明专利]准PT对称的双脊条半导体激光器及其应用

说明书

一种准PT对称的双脊条半导体激光器及其应用，该双脊条半导体激光器包括：增益波导，其上有电流注入，为该激光器提供增益；以及损耗波导，其上没有电流注入；所述增益波导和损耗波导共同作用在所述激光器的侧向形成准PT对称的复折射率虚部分布并实现单侧模激射。本发明提供的准PT对称双脊条半导体激光器，通过设计增益波导脊型区和损耗波导脊型区的宽度、刻蚀深度和两个脊型区之间的间距来改变两个波导之间的耦合系数，进而改变双脊条半导体激光器发生准PT对称自发破缺的电流注入水平。

技术领域

本发明涉及微纳结构研究及半导体激光器领域，尤其涉及一种准PT对称的双脊条半导体激光器及其应用。

背景技术

对于条形半导体激光器，要实现单模激光器的前提条件就是要先实现单横模和单侧模，分别对应图1的x方向和y方向。由于条形半导体激光器的横向对应其材料生长的方向，其有源区的尺寸可以维持在几纳米到几十纳米的量级，因此可以轻松地实现单横模；但在其侧向上激光器的条宽较大，往往是多侧模的。而在激光器里面引入PT(Parity-Time，宇称-时间)对称的结构就能在自身是多侧模的条形半导体激光器中实现单侧模输出。但是，目前还没有人研究过利用PT对称实现电注入下的条形半导体激光器的单侧模激射。因此，本发明设计了具有准PT对称的复折射率分布的双脊条半导体激光器，并对该结构的模场分布进行了分析。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种准PT对称的双脊条半导体激光器，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种准PT对称的双脊条半导体激光器，包括：

增益波导，其上有电流注入，为该激光器提供增益；以及

损耗波导，其上没有电流注入；

所述增益波导和损耗波导共同作用在所述激光器的侧向形成准PT对称的复折射率虚部分布并实现单侧模激射。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的双脊条半导体激光器在半导体激光器领域的应用。

基于上述技术方案可知，本发明的准PT对称的双脊条半导体激光器及其应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、本发明提供的准PT对称双脊条半导体激光器，通过设计增益波导脊型区和损耗波导脊型区的宽度、刻蚀深度和两个脊型区(增益波导脊型区和损耗波导脊型区)之间的间距来改变两个波导之间的耦合系数，进而改变双脊条半导体激光器发生准PT对称自发破缺的电流注入水平；

2、本发明提供的准PT对称双脊条半导体激光器的泵浦方式为电流注入，实验上方便可行；

3、本发明提供的这种准PT对称双脊条半导体激光器，可以采用普遍的各类薄膜生长、外延生长、曝光、腐蚀等半导体加工工艺制作，不需要特殊的工艺。

附图说明

图1为本发明实施例中三维坐标下准PT对称双脊条半导体激光器的结构示意图；

图2a为本发明实施例中准PT对称双脊条半导体激光器所对应的增益波导的结构示意图；

图2b为本发明实施例中准PT对称双脊条半导体激光器所对应的损耗波导的结构示意图；

图3a为本发明实施例中严格PT对称双脊条半导体激光器的复传播常数实部随增益区材料复折射率虚部大小的变化关系图；

图3b为本发明实施例中严格PT对称双脊条半导体激光器的复传播常数虚部随增益区材料复折射率虚部大小的变化关系图；

图4a为本发明实施例中准PT对称双脊条半导体激光器的复传播常数实部随对应单个增益波导的模式振幅增益系数大小的变化关系图；