【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件，尤其是涉及一种氮化镓半导体紫光紫外激光器。
技术介绍
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合，极化效应也更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到量子阱或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
2、然而，现有氮化物半导体激光器存在以下问题：激光器内部光吸收损耗包括杂质吸收损耗、载流子吸收损耗、波
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，以解决上述技术问题，通过对上波导层光子能量吸收系数和辐射复合系数进行调控，以调控激光器的折射率色散，降低光波导层的杂质吸收损耗，提升激光器的模式增益。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层，有源层、上波导层和上包覆层，所述上波导层包括第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层；所述第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数和辐射复合系数均可调控。
3、上述方案中，通过调控上波导层的光子能量吸收系数和辐射复合系数，以调控激光器的折射率色散，降低光波导层的杂质吸收损耗，提升激光器的模式增益；同时，形成抑制光吸收损耗区域，将光场限制在上波导层中，减少光场与波导层上方的上包覆层的光场交叠，抑制未电离mg杂质的光学吸收，降低光波导层的载流子吸收损耗，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
4、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为α，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为β，具体有：1e4≤α≤β≤5e6，单位为cm-1。
5、上述方案中，第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数关系的设置，可以降低光波导层的杂质吸收损耗，提升激光器的模式增益，抑制未电离mg杂质的光学吸收，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
6、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈l型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈弧形分布。
7、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝logax的曲线分布，有0＜a＜1。
8、上述方案中，通过对第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层光子能量吸收系数分布的设置，实现对上波导层的光子能量吸收系数的调控，以，形成抑制光吸收损耗区域，抑制未电离mg杂质的光学吸收，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
9、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布呈┎型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的辐射复合系数呈弧型分布；所述第一抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布具有函数y＝lnx/x的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布具有函数y＝logbx的曲线分布，有b＞1。
10、上述方案可实现对上波导层的辐射复合系数的调控，从而调控激光器的折射率色散，提升激光器的模式增益，同时，将光场限制在上波导层中，减少光场与波导层上方的上包覆层的光场交叠，降低光波导层的载流子吸收损耗，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
11、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的形变势分布呈l型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的形变势分布呈弧型分布；所述第一抑制光吸收损耗层的形变势分布具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的形变势分布具有函数y＝logcx的曲线分布，有0＜c＜1。
12、上述方案可实现对上波导层的形变势分布的调控，从而调控上波导层的形变势及分布，控制上波导层的形变，调控激光器的折射率色散，降低光波导层的杂质吸收损耗，提升激光器的模式增益，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
13、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层的纵向声速分布呈l型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的纵向声速分布呈弧型分布；所述第一抑制光吸收损耗层的纵向声速分布具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的纵向声速分布具有函数y＝logdx的曲线分布，有0＜d＜1。
14、上述方案可实现对上波导层的纵向声速分布的调控，从而调控上波导层的纵向声速，控制上波导层的纵向声子速率及其强度，降低光波导层的载流子吸收损耗和声子散射损耗，从而降低激光器的内部光学损耗并提升限制因子。
15、进一步地，所述第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层通过ingan、gan、alinn、alingan的任意一种或任意组合制备得到。
16、进一步地，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期数m满足：3≥m≥1；所述阱层为gan、ingan、inn、alinn、algan、alingan、aln、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、ingaasn、alinas、alinp、algap、ingap、gasb、insb、inas、inassb、algasb、alsb、ingasb、algaassb、ingaassb、sic、ga2o3、bn和金刚石的任意一种或任本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层，有源层、上波导层和上包覆层，其特征在于，所述上波导层包括第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层；所述第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数和辐射复合系数均可调控。
2.根据权利要求1所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为α，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为β，具体有：1E4≤α≤β≤5E6，单位为cm-1。
3.根据权利要求2所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈L型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈弧形分布。
4.根据权利要求3所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝logax的曲线分布，有0＜a＜1。
<...【技术特征摘要】
1.一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下包覆层、下波导层，有源层、上波导层和上包覆层，其特征在于，所述上波导层包括第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层；所述第一抑制光吸收损耗层和第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数和辐射复合系数均可调控。
2.根据权利要求1所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为α，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数为β，具体有：1e4≤α≤β≤5e6，单位为cm-1。
3.根据权利要求2所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈l型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布呈弧形分布。
4.根据权利要求3所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝(ex+e-x)/(ex-e-x)第一象限的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的光子能量吸收系数分布具有函数y＝logax的曲线分布，有0＜a＜1。
5.根据权利要求1所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布呈┎型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的辐射复合系数呈弧型分布；所述第一抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布具有函数y＝lnx/x的曲线分布；所述第二抑制光吸收损耗层的辐射复合系数分布具有函数y＝logbx的曲线分布，有b＞1。
6.根据权利要求1所述的一种氮化镓半导体紫光紫外激光器，其特征在于，所述第一抑制光吸收损耗层的形变势分布呈l型分布，所述第二抑制光吸收损耗层的形变...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，邓和清，曹军，张江勇，陈婉君，胡志勇，黄军，李水清，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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