[发明专利]量子级联激光器

权利要求书

1.一种量子级联激光器，其具备：

基板；

活性层，其设置于所述基板上，

所述活性层具有级联结构，所述级联结构层叠多级包括使光产生的发光层和电子从所述发光层被输送的注入层的单位层叠体而成，

所述发光层及所述注入层分别具有量子阱层及势垒层交替层叠而成的量子阱结构，

在所述单位层叠体中的所述发光层和所述注入层之间设置有分离层，所述分离层包括具有比所述发光层中所含的所述量子阱层的平均层厚小且比所述注入层中所含的所述量子阱层的平均层厚小的层厚的作为所述量子阱层的分离量子阱层。

2.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，

所述分离量子阱层的层厚比所述发光层中所含的所述量子阱层中与所述分离量子阱层相邻的第一量子阱层的层厚小，且比所述注入层中所含的所述量子阱层中与所述分离量子阱层相邻的第二量子阱层的层厚小。

3.根据权利要求2所述的量子级联激光器，其中，

所述分离量子阱层的层厚为所述第一量子阱层的层厚的1/2以下，且为所述第二量子阱层的层厚的1/2以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的量子级联激光器，其中，

所述单位层叠体在根据所述量子阱结构的子带能级结构中具有发光上位能级、发光下位能级、以及所述分离量子阱层的基底能级引起的非线性能级。

5.根据权利要求4所述的量子级联激光器，其中，

将所述发光上位能级和所述非线性能级的能量间隔设定为比纵光学声子的能量E_LO小。

6.根据权利要求4或5所述的量子级联激光器，其中，

将在作为所述单位层叠体的第一单位层叠体中能量最低的能级即低能级和配置于所述第一单位层叠体的后级的作为所述单位层叠体的第二单位层叠体中的所述发光上位能级之间的反交叉能隙设定为比所述低能级和所述第二单位层叠体中的所述非线性能级之间的反交叉能隙大。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的量子级联激光器，其中，

在所述单位层叠体中，所述分离量子阱层由从最前的所述量子阱层开始数第4～6个所述量子阱层中的任一个构成。

8.根据权利要求4～7中任一项所述的量子级联激光器，其中，

所述单位层叠体构成为通过所述发光上位能级、所述发光下位能级及所述非线性能级共振的双共振工艺来产生作为中红外光的第一频率ω₁的光及第二频率ω₂的光、以及所述第一频率ω₁及所述第二频率ω₂的差频率ω_THz的太赫兹波。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的量子级联激光器，其中，

所述分离层包括所述单位层叠体的层叠方向上的、配置于所述分离量子阱层的两侧的作为所述势垒层的分离势垒层，

所述分离势垒层的层厚比所述发光层中所含的所述势垒层的平均层厚小且比所述注入层中所含的所述势垒层的平均层厚小。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的量子级联激光器，其中，

所述分离层包括所述单位层叠体的层叠方向上的、配置于所述分离量子阱层的两侧的作为所述势垒层的分离势垒层，

所述分离势垒层的层厚比所述发光层中所含的所述势垒层中与所述分离势垒层相邻的第一势垒层的层厚及所述注入层中所含的所述势垒层中与所述分离势垒层相邻的第二势垒层的层厚小。