[发明专利]使用量子阱混合技术的激光架构

说明书

本公开涉及使用量子阱混合技术的激光架构。本发明公开了一种包括多个条纹的激光器芯片，其中激光条纹可利用初始光学增益分布来生长，并且其光学增益分布可通过使用混合工艺来偏移。这样，可在同一个激光器芯片上从相同的外延晶片形成多个激光条纹，其中至少一个激光条纹可具有相对于另一个激光条纹偏移的光学增益分布。例如，每个激光条纹可相对于其相邻激光条纹具有偏移的光学增益分布，从而每个激光条纹可发射具有不同波长范围的光。激光器芯片可在宽泛的波长范围内发射光。本公开的示例还包括具有不同混合量的给定激光条纹的不同区域。

相关申请的交叉引用

本申请是国际申请号为PCT/US2018/052679、国际申请日为2018年9月25日、进入中国国家阶段日期为2020年3月27日、中国国家申请号为201880063497.8、发明名称为“使用量子阱混合技术的激光架构”的发明专利申请的分案申请。

本专利申请要求提交于2017年9月28日的美国临时专利申请62/564,419的权益，该申请的全部公开内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开整体涉及使用量子阱混合(QWI)形成的半导体激光器。更具体地，本公开涉及包括多个具有不同光学增益偏移的QWI激光条纹的半导体激光器芯片。

背景技术

半导体激光器可用于许多应用，诸如微量气体检测、环境监测、生物医学诊断、电信和工业工艺控制。一些应用可得益于能够在宽泛的波长范围内发射光的系统。

在宽泛的波长范围内实现发射的一种方法可以是在系统中包括多个激光器芯片，其中一部分或全部的激光器芯片可被配置为在不同波长范围内发射光。在一些情况下，波长的范围可宽于激光条纹(例如，量子阱外延结构)的固有增益带宽。每个激光器芯片可包括激光条纹，并且可单独地在外延晶片上生长和工程化。多个激光器芯片可共同创建能够发射不同波长的系统。在一些情况下，在单独的外延晶片上生长激光器芯片可增加系统的尺寸、成本和复杂性。减少包括在系统中的外延晶片的复杂性和数量的一种方法可以是在激光器芯片上包括多个激光条纹，其中一部分或全部的激光条纹可发射不同波长的光。在宽于激光器芯片的固有带宽的范围内包括不同波长的多个激光条纹的一种方法可以是在同一外延晶片上利用混合工艺。

发明内容

本文描述了包括多个条纹的激光器芯片。可利用初始光学增益分布使激光条纹生长，并且其光学增益分布可通过使用混合工艺来偏移。这样，可在同一个激光器芯片上从相同的外延晶片形成多个激光条纹，其中至少一个激光条纹可具有相对于另一个激光条纹偏移的光学增益分布。例如，每个激光条纹可相对于其相邻激光条纹具有偏移的光学增益分布，从而每个激光条纹可发射具有不同波长范围的光。激光器芯片可在宽泛的波长范围内发射光。本公开的示例还包括具有不同混合量的给定激光条纹的不同区域。例如，激光条纹可具有混合刻面，其中刻面可邻近沿具有比增益区域(例如，定位在刻面之间)更高的跃迁能量的有源区的子区域定位。在一些情况下，混合刻面可用于使改变激光刻面处的完整性的可能性最小化。又如，激光条纹可具有邻近有源区(例如，沿脊波导)定位的混合横向区域。混合横向区域可与有源区分开并且可具有与有源区不同的混合量。在一些情况下，混合横向区域可用于使光学损耗最小化和/或用于载波限制中的势能增加。

附图说明

图1示出了根据本公开的示例的量子阱(QW)和量子阱混合(QWI)激光器的示例性能带图。

图2A示出了根据本公开的示例的包括在示例性激光器芯片中的多个激光条纹的顶视图。

图2B示出了根据本公开的示例的对应于图2A的多个激光条纹的电子能带结构。

图2C示出了根据本公开的示例的对应于图2A的多个激光条纹的示例性增益分布图。

图3A示出了根据本公开的示例的用于形成激光器芯片的示例性制造过程。