【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电器件，具体涉及一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器。
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。激光器的种类很多，其分类方式也多样，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、氮化物半导体激光器存在以下问题：光束质量传播因子为激光光束束腰与远场发散角的乘积，描述光
3、因此，本专利技术提供一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器用于解决上述
技术介绍
提出的问题。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
所提出的问题，本专利技术的目的是：旨在提供一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，能够提升光束质量因子和光束会聚。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，从下至上依次包括衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层和上限制层，所述下限制层包括第一下限制层、第二下限制层和第三下限制层，所述第一下限制层和第三下限制层为algan、gan、alingan、alinn的任意一种或任意组合，第二下限制层为ingan、alingan、alinn的任意一种或任意组合；所述第一下限制层和第二下限制层之间具有第一光束质量调控层，所述第二下限制层和第三下限制层之间具有第二光束质量调控层，所述第一光束质量调控层和第二光束质量调控层组成光束质量调控层。
4、进一步限定，所述第一下限制层和第三下限制层的al元素浓度往衬底方向呈缓变趋势，缓变角度为0～30°；所述第二下限制层的in元素浓度峰值位置往衬底方向呈骤变趋势，骤变角度为15～60°；所述第一光束质量调控层的in元素浓度峰值位置往衬底方向呈骤变下降趋势，骤变下降角度为45～90°，al元素浓度浓度谷值位置往衬底方向呈骤变上升趋势，骤变上升角度为30～60°；所述第二光束质量调控层的in元素浓度谷值位置往衬底方向呈骤变上升趋势，骤变上升角度为45～90°，al元素浓度浓度峰值位置往衬底方向呈骤变下降趋势，骤变下降角度为30～60°；所述角度为沿曲线的切线倾斜角；
5、所述第一下限制层al元素浓度的缓变角度≤第三下限制层al元素浓度的缓变角度≤第二下限制层的in元素浓度的骤变下降角度≤第二光束质量调控层的al元素浓度浓度的骤变下降角度≤第一光束质量调控层的al元素浓度浓度的骤变上升角度≤第二光束质量调控层的in元素浓度的骤变上升角度≤第一光束质量调控层的in元素浓度的骤变下降角度。
6、进一步限定，所述第一光束质量调控层的折射率峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束质量调控层的折射率谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为β，其中：0°≤β≤45°；
7、所述第二下限制层的折射率峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为γ，其中：45°≤γ≤90°；所述第一下限制层的折射率往衬底方向为缓变角度，角度为θ，其中：0°≤θ≤30°；
8、所述第三下限制层的折射率往衬底方向为缓变角度，角度为φ，其中：0°≤φ≤30°；第三下限制层的折射率缓变角度≤第一下限制层的折射率缓变角度≤第二下限制层的折射率的骤变下降角度≤第二光束质量调控层的折射率的骤变上升角度≤第一光束质量调控层的折射率的骤变下降角度。
9、进一步限定，所述第一光束质量调控层的击穿场强峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束质量调控层的击穿场强的谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为δ，其中：0°≤δ≤45°；
10、所述第二下限制层的击穿场强的峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ψ，其中：45°≤ψ≤90°；所述第一下限制层的击穿场强往衬底方向为缓变角度，角度为ε，其中：0°≤ε≤30°；所述第三下限制层的击穿场强往衬底方向为缓变角度，角度为σ，其中：0°≤σ≤30°；
11、第三下限制层的击穿场强缓变角度≤第一下限制层的击穿场强缓变角度≤第二下限制层的击穿场强的骤变下降角度≤第二光束质量调控层的击穿场强的骤变上升角度≤第一光束质量调控层的击穿场强的骤变下降角度。
12、进一步限定，所述第一光束质量调控层的极化光学声子能量的谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为μ，其中：45°≤μ≤90°；所述第二光束质量调控层的极化光学声子能量的峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ρ，其中：0°≤ρ≤45°；
13、所述第二下限制层的极化光学声子能量的谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为τ，其中：45°≤τ≤90°；所述第一下限制层的极化光学声子能量往衬底方向为缓变角度，角度为υ，其中：0°≤υ≤30°；所述第三下限制层的极化光学声子能量往衬底方向为缓变角度，角度为χ，其中：0°≤χ≤30°；
14、第三下限制层的极化光学声子能量缓变角度≤第一下限制层的极化光学声子能量缓变角度≤第二下限制层的极化光学声子能量的骤变上升角度≤第二光束质量调控层的极化光学声子能量的骤变下降角度≤第一光束质量调控层的极化光学声子能量的骤变上升角度。
15、进一步限定，所述第一光束质量调控层的纵向声速的谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为κ，其中：45°≤κ≤90°；所述第二光束质量调控层的纵向声速的峰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，从下至上依次包括衬底(100)、下限制层(101)、下波导层(102)、有源层(103)、上波导层(104)、电子阻挡层(105)和上限制层(106)，其特征在于：所述下限制层(101)包括第一下限制层(101a)、第二下限制层(101b)和第三下限制层(101c)，所述第一下限制层(101a)和第三下限制层(101c)为AlGaN、GaN、AlInGaN、AlInN的任意一种或任意组合，第二下限制层(101b)为InGaN、AlInGaN、AlInN的任意一种或任意组合；所述第一下限制层(101a)和第二下限制层(101b)之间具有第一光束质量调控层(107a)，所述第二下限制层(101b)和第三下限制层(101c)之间具有第二光束质量调控层(107b)，所述第一光束质量调控层(107a)和第二光束质量调控层(107b)组成光束质量调控层(107)。
2.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一下限制层(101a)和第三下限制层(101c)的Al元素浓度往衬底(100)方向呈
3.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的折射率峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的折射率谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为β，其中：0°≤β≤45°；
4.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的击穿场强峰值位置往衬底(100)方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的击穿场强的谷值位置往衬底(100)方向的上升角度为骤变上升角度，角度为δ，其中：0°≤δ≤45°；
5.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的极化光学声子能量的谷值位置往衬底(100)方向的上升角度为骤变上升角度，角度为μ，其中：45°≤μ≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的极化光学声子能量的峰值位置往衬底(100)方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ρ，其中：0°≤ρ≤45°；
6.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的纵向声速的谷值位置往衬底(100)方向的上升角度为骤变上升角度，角度为κ，其中：45°≤κ≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的纵向声速的峰值位置往衬底(100)方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ζ，其中：0°≤ζ≤45°；
7.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的折射率骤变的下降角度、击穿场强的骤变下降角度、极化光学声子能量的骤变上升角度、纵向声速的骤变上升角度具有如下关系：45°≤μ≤κ≤α≤ω≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的折射率骤变的上升角度、击穿场强的骤变上升角度、极化光学声子能量的骤变下降角度、纵向声速的骤变下降角度具有如下关系：45°≤ρ≤ζ≤β≤δ≤90°。
8.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的折射率分布具有函数y＝A*ex/lnx+B曲线分布，第二光束质量调控层(107b)的折射率分布具有函数y＝C*lnx/ex+D曲线分布；所述第一光束质量调控层(107a)的击穿场强分布具有函数y＝E*ex/lnx+F曲线分布，第二光束质量调控层(107b)的击穿场强分布具有函数y＝G*lnx/ex+H曲线分布；
9.根据权利要求8所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体...
【技术特征摘要】
1.一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，从下至上依次包括衬底(100)、下限制层(101)、下波导层(102)、有源层(103)、上波导层(104)、电子阻挡层(105)和上限制层(106)，其特征在于：所述下限制层(101)包括第一下限制层(101a)、第二下限制层(101b)和第三下限制层(101c)，所述第一下限制层(101a)和第三下限制层(101c)为algan、gan、alingan、alinn的任意一种或任意组合，第二下限制层(101b)为ingan、alingan、alinn的任意一种或任意组合；所述第一下限制层(101a)和第二下限制层(101b)之间具有第一光束质量调控层(107a)，所述第二下限制层(101b)和第三下限制层(101c)之间具有第二光束质量调控层(107b)，所述第一光束质量调控层(107a)和第二光束质量调控层(107b)组成光束质量调控层(107)。
2.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一下限制层(101a)和第三下限制层(101c)的al元素浓度往衬底(100)方向呈缓变趋势，缓变角度为0～30°；所述第二下限制层(101b)的in元素浓度峰值位置往衬底(100)方向呈骤变趋势，骤变角度为15～60°；所述第一光束质量调控层(107a)的in元素浓度峰值位置往衬底(100)方向呈骤变下降趋势，骤变下降角度为45～90°，al元素浓度浓度谷值位置往衬底(100)方向呈骤变上升趋势，骤变上升角度为30～60°；所述第二光束质量调控层(107b)的in元素浓度谷值位置往衬底(100)方向呈骤变上升趋势，骤变上升角度为45～90°，al元素浓度浓度峰值位置往衬底(100)方向呈骤变下降趋势，骤变下降角度为30～60°；所述角度为沿曲线的切线倾斜角；
3.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的折射率峰值位置往衬底方向的下降角度为骤变下降角度，角度为α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的折射率谷值位置往衬底方向的上升角度为骤变上升角度，角度为β，其中：0°≤β≤45°；
4.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质量调控层(107a)的击穿场强峰值位置往衬底(100)方向的下降角度为骤变下降角度，角度为ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束质量调控层(107b)的击穿场强的谷值位置往衬底(100)方向的上升角度为骤变上升角度，角度为δ，其中：0°≤δ≤45°；
5.根据权利要求1所述的一种具有光束质量调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于：所述第一光束质...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，寻飞林，蓝家彬，蔡鑫，陈婉君，李晓琴，胡志勇，曹军，钟志白，张江勇，李水清，阚宏柱，
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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