一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，包括：一锁模光子晶体半导体激光器和与之连接的一倍频晶体；其中，锁模光子晶体半导体激光器为叠层结构，包括：一N型衬底；一下电极，其制作在N型衬底的下表面；一N型限制层，其制作在N型衬底的上表面；一光子晶体，其制作在N型限制层上；一有源层，其制作在光子晶体上；一P型限制层，其制作在有源层上，该P型限制层的中间有一条状凸起为脊型结构；一P型盖层，其制作在P型限制层的脊型结构上，在该脊型结构上的P型盖层中间开有一绝缘槽；一电绝缘层，其制作在脊型结构两侧的该P型限制层上以及绝缘槽内的P型限制层上；以及一上电极，其制作在P型盖层上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电子器件
，尤其涉及一种实现短波长激光的锁模光子晶体半导体激光直接倍频激光装置。
技术介绍
短波长激光由于具有高光子能量、低衍射极限、肉眼可分辨等特点而在激光显示、光信息存储、激光打印等领域具有广泛的应有。早期的短波长激光都是通过气体激光器产生，但是气体激光器面临体积大、效率低和可靠性差等缺点。利用全固态激光器倍频的方式能够提高短波长激光的功率和稳定性，但是同样面临着效率过低等问题。而且，激光显示应用要求产生的短波长激光具有相对较差的相干性，全固态激光倍频的方式应用与激光显示往往会造成散斑等问题。半导体激光器是电光转换效率最高的光源，具有覆盖波段范围广、寿命长、能直接调制、体积小、成本低等优点。其中，边发射半导体激光器阵列在高效率、大功率激光输出方面有着极大的优势。目前利用不同的半导体外延材料系可以实现短波长(如红、绿、蓝光等)直接产生，近些年输出功率和效率也得到了较大提升，但是仍然面临着外延困难、效率和可靠性相对不高等缺点，技术也主要掌握在少数几家公司手中。近红外波段边发射半导体激光器经历了数十年的发展，最高技术已经非常成熟，同时具有最高的转换效率(商用产品电光转换效率> 70% )。利用边发射半导体激光器直接倍频产生短波长激光，相对于全固态激光倍频而言，减少了激光晶体的需求，降低了泵浦晶体而产生的能量损耗和器件成本，还能够改善激光显示应用中的散斑问题。同时，工艺稳定，技术成熟。利用半导体激光器直接倍频，在倍频晶体选定后，高功率密度、小发散角的基频半导体激光能够提高倍频效率。利用锁模技术能够提高输出激光脉冲的时间能量密度，而光子晶体结构能够调控腔内的模式分布，降低激光的发散角。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，通过无源自锁模来产生超短半导体激光脉冲，利用光子晶体降低半导体激光的发散角，利用倍频晶体实现基频光倍频，达到高效输出短波长激光的目的。为实现上述目的，本专利技术提供一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，包括:一锁模光子晶体半导体激光器和与之连接的一倍频晶体；其中，锁模光子晶体半导体激光器为叠层结构，包括:一 N型衬底；—下电极，其制作在N型衬底的下表面；一 N型限制层，其制作在N型衬底的上表面；一光子晶体，其制作在N型限制层上；一有源层，其制作在光子晶体上；一 P型限制层，其制作在有源层上，该P型限制层的中间有一条状凸起为脊型结构；及一 P型盖层，其制作在P型限制层的脊型结构上，在该脊型结构上的P型盖层中间开有一绝缘槽；一电绝缘层，其制作在脊型结构两侧的该P型限制层上以及绝缘槽内的P型限制层上；一上电极，其制作在P型盖层上。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提供的这一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，利用无源自锁模技术产生超短基频光脉冲，利用光子晶体降低基频光发散角，提高了倍频的效率。2、本专利技术提供的这一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，减少了对激光晶体的需求。同时，由于基频光本身具有超低发散角，减少了对准直透镜的需求。制备工艺简单，结构紧凑，易于集成。总之，本专利技术提供的这一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，具有高效产生短波长激光的优点，且结构简单，稳定性高，成本低，在激光显示、光信息存储、激光打印等领域中具有广阔的应用前景。【附图说明】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加明确，下面将参照附图并结合【具体实施方式】，对本专利技术作进一步详细的说明，其中:图1为本专利技术提供的锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置的顶视图。图2为本专利技术提供的锁模光子晶体半导体激光器的三维结构示意图。图3为实施例1的锁模光子晶体半导体激光器输出基频光的快轴方向远场分布图。图4为实施例1的锁模光子晶体半导体激光器输出基频光的慢轴方向远场分布图。【具体实施方式】请参阅图1及图2所示，本专利技术提供一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，包括:一锁模光子晶体半导体激光器I和与之连接的一倍频晶体2，该倍频晶体2采用的材料为铌酸锂、铌酸钡钠、铌酸钾或碘酸锂晶体，所述倍频晶体2靠近锁模光子晶体半导体激光器I 一侧的端面镀有透反膜201，该透反射膜201对基频光全透射、对倍频光全反射；另一侧端面镀有反透射膜202，该反透射膜202对基频光全反射、对倍频光全透射；其中，锁模光子晶体半导体激光器I为叠层结构，包括:一 N 型衬底 102 ；一下电极101，其制作在N型衬底102的下表面；一 N型限制层103，其制作在N型衬底102的上表面；一光子晶体104，其制作在N型限制层103上，所述光子晶体104由至少两对低折射率材料112和高折射率材料113交替叠置而成，其中低折射率材料112的折射率小于高折射率材料113的折射率。光当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，包括：一锁模光子晶体半导体激光器和与之连接的一倍频晶体；其中，锁模光子晶体半导体激光器为叠层结构，包括：一N型衬底；一下电极，其制作在N型衬底的下表面；一N型限制层，其制作在N型衬底的上表面；一光子晶体，其制作在N型限制层上；一有源层，其制作在光子晶体上；一P型限制层，其制作在有源层上，该P型限制层的中间有一条状凸起为脊型结构；一P型盖层，其制作在P型限制层的脊型结构上，在该脊型结构上的P型盖层中间开有一绝缘槽；一电绝缘层，其制作在脊型结构两侧的该P型限制层上以及绝缘槽内的P型限制层上；以及一上电极，其制作在P型盖层上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，刘磊，刘云，渠红伟，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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