【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及片上集成激光光源，尤其涉及一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器。
技术介绍
1、半导体激光器作为所有类型激光器中体积最小、能效最高的激光器，在光子集成芯片、片上光互连、光通信、医疗、生物传感等领域有着非常巨大的应用前景。自1962年美国科学家成功研制的第一代半导体—gaas同质结注入型半导体激光器，首次将激光器从米缩小至毫米级以来，垂直腔面发射激光器(vcsels)、基于回音壁模式的微柱、微盘、微球激光器、光子晶体激光器以及半导体纳米线或纳米棒激光器等的陆续出现，逐步将半导体激光器的体积缩小了5个数量级。然而，这些微型激光器在实际应用中仍存在许多局限性，如：微盘、微柱激光器的模式虽然主要被限制在有源区域，但会超出谐振腔物理边界进而与相邻器件产生模式耦合，难以实现密集集成；光子晶体激光器模式体积虽小，但布拉格周期的存在使激光器整个结构尺寸仍相当大，而且光子晶体激光器特别是电激励光子晶体激光器的制备工艺相对复杂；微盘、光子晶体等激光器与光波导的耦合相对困难，要实现较高的耦合效率对激光器与波导之间的对准精度提出了严苛的要求。
2、2007年，hill等人利用有金属涂层的半导体激光器在低温电泵浦下实现激射，并且将激光器的尺寸减小至亚波长。金属涂层的引入不仅可以作为反射镜将光限制在远小于光波波长的体积内，抑制光学模式泄露并有效将其与周围相邻器件隔离开，还可以作为电泵浦下的金属接触角实现电流注入，为激光器小型化以适应高集成度的发展带来了新的机会。
3、f-p腔激光器作为半导体激光器中的一种，以f-p
4、但是目前常见的f-p腔激光器由于腔长较长，通常在几百微米到几毫米之间，这严重限制了其集成度。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、本专利技术的目的是为了解决现有技术中f-p腔激光器由于腔长较长，通常在几百微米到几毫米之间，这严重限制了其集成度的问题，而提出的一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器。
3、2.技术方案
4、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
5、一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器，包括有源半导体f-p腔、光学介质层、金属限制层、电极、波导结构和键合层，所述光学介质层位于半导体f-p腔两端，所述金属限制层位于f-p腔顶部和f-p腔两端光学介质层之上，所述电极与f-p腔的电注入层相连，所述f-p腔与波导结构之间通过透明键合层键合。
6、优选地，所述半导体f-p腔为产生激光的区域，其工作波长在可见光和近红外波段，所述有源层采用多量子阱、量子点、纳米线或其他半导体材料中的任意一种。
7、优选地，所述光学介质层为介质材料，所述介质材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝等介质材料中的任意一种。
8、优选地，所述金属限制层为对f-p腔内光全反射的金属材料，所述金属材料包括金、铝、银、铜、铂、钯、铬、钛、镍中的任意一种或任意组合。
9、优选地，所述电极是用于电流注入的金属材料，所述金属材料包括金、铝、银、铜、铂、钯、铬、钛、镍中的任意一种或任意组合。
10、优选地，所述波导结构用于能量的耦合输出，所述波导材料包括硅、氮化硅、石英、铌酸锂等材料中的任意一种。
11、优选地，所述键合层是粘接f-p腔和波导结构的中间层，所述键合材料为苯并环丁烯(bcb)、聚酰亚胺、环氧树脂、硅橡胶、酚醛胶等胶材料中的任意一种。
12、3.有益效果
13、相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
14、(1)本专利技术中，通过金属限制层大幅提高了f-p腔激光器的q值，可以将激光器的尺寸缩小到10微米以内，实现了f-p腔的微型化，在片上光互连、片上集成等领域具有重要的应用前景。
15、(2)本专利技术中，通过改变结构参数，调节f-p腔共振模式和波导导模之间的耦合，分别实现了超过55％的单端耦合输出和超过80％的双端耦合输出。
16、(3)本专利技术中，金属限制f-p腔激光器具有较大的制备容差，当f-p腔与波导间的对准误差为800nm时，双端波导耦合输出效率仍可达到70％左右。
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1.一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，包括有源半导体F-P腔、光学介质层、金属限制层、电极、波导结构和键合层，其特征在于，所述光学介质层位于半导体F-P腔两端，所述金属限制层位于F-P腔顶部和F-P腔两端光学介质层之上，所述电极与F-P腔的电注入层相连，所述F-P腔与波导结构之间通过透明键合层键合。
2.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，其特征在于，所述半导体F-P腔为产生激光的区域，其工作波长在可见光和近红外波段，所述有源层采用多量子阱、量子点、纳米线或其他半导体材料中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，其特征在于，所述光学介质层为介质材料，所述介质材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝等介质材料中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，其特征在于，所述金属限制层为对F-P腔内光全反射的金属材料，所述金属材料包括金、铝、银、铜、铂、钯、铬、钛、镍中的任意一种或任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制
6.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，其特征在于，所述波导结构用于能量的耦合输出，所述波导材料包括硅、氮化硅、石英、铌酸锂等材料中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制F-P腔激光器，其特征在于，所述键合层是粘接F-P腔和波导结构的中间层，所述键合材料为苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺、环氧树脂、硅橡胶、酚醛胶等胶材料中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器，包括有源半导体f-p腔、光学介质层、金属限制层、电极、波导结构和键合层，其特征在于，所述光学介质层位于半导体f-p腔两端，所述金属限制层位于f-p腔顶部和f-p腔两端光学介质层之上，所述电极与f-p腔的电注入层相连，所述f-p腔与波导结构之间通过透明键合层键合。
2.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器，其特征在于，所述半导体f-p腔为产生激光的区域，其工作波长在可见光和近红外波段，所述有源层采用多量子阱、量子点、纳米线或其他半导体材料中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的金属限制f-p腔激光器，其特征在于，所述光学介质层为介质材料，所述介质材料为二氧化硅、氮化硅、氧化铝等介质材料中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于片上集成的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭楚才，孙巧歌，周青伟，陈丹，刘肯，朱志宏，江金豹，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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