【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种具有光场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。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、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；
4、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；
5、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；
6、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。
7、氮化
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本专利技术提供了一种具有光场调控层的氮化物半导体激光器。
2、本专利技术实施例提供了一种具有光场调控层的氮化物半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、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，所述下波导层包括第一下波导层和第二下波导层，所述第一下波导层位于所述第二下波导层下方，所述第一下波导层与下限制层之间设置有第一光场调控层，所述第一下波导层与第二下波导层之间设置有第二光场调控层，所述第一下波导层、第二下波导层和第二光场调控层中均具有in元素浓度变化趋势，所述第一下波导层中in元素浓度变化角度为0°至30°，所述第二下波导层中in元素浓度变化角度为0°至60°，所述第二光场调控层中in元素浓度变化角度为45°至90°，所述第一光场调控层中具有al元素浓度变化趋势，所述第一光场调控层中al元素浓度变化角度为45°至90°，所述角度为沿曲线的切线倾斜角。
3、优选地，所述第一下波导层中in元素浓度变化角度≤第二下波导层中in元素浓度变化角度≤第二光场调控层中in元素浓度变化角度≤第一光场调控层中al元素浓度变化角度。
4、优选地，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有折射率系数特性，所述第一下波导层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度α为：0°≤α≤45°，所述第二下波导层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度β为：10°≤β≤45°，所述第一光场调控层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度γ为：45°≤γ≤90°，所述第二光场调控层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度θ为：45°≤θ≤90°，且α≤β≤45°≤θ≤γ≤90°。
5、优选地，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有峰值速率电场特性，所述第一下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ω为：0°≤ω≤45°，所述第二下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度δ为：10°≤δ≤45°，所述第一光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ψ为：45°≤ψ≤90°，所述第二光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ε为：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
6、优选地，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有辐射复合系数特性，所述第一下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度σ为：0°≤σ≤45°，所述第二下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度μ为：10°≤μ≤45°，所述第一光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度为：所述第二光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度ρ为：45°≤ρ≤90°，且
7、优选地，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有光吸收系数特性，所述第一下波导层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度τ为：0°≤τ≤45°，所述第二下波导层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度υ为：10°≤υ≤45°，所述第一光场调控层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度χ为：45°≤χ≤90°，所述第二光场调控层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度ζ为：45°≤ζ≤90°，且τ≤υ≤45°≤ζ≤χ≤90°。
8、优选地，所述第一光场调控层的辐射复合系数具有函数y1＝cx1+d曲线分布，第二光场调控层的辐射复合系数具有函数y2＝a+b*x2/lnx2的第四象限曲线分布，所述第一光场调控层的折射率系数具有函数y3＝ex1+f曲线分布，第二光场调控层的折射率系数具有函数y4＝g+h*x2/lnx2的第四象限曲线分布，x1为第一光场调控层往第一下波导层方向的深度，x2为第二光场调控层往第二下波导层方向的深度。
9、优选地，所述第一光场调控层和第二光场调控层中还具有静态介电常数特性和高频介电常数特性，所述第一光场调控层的静态介电常数具有函数y5＝jx1+k曲线分布，第二光场调控层的静态介电常数具有函数y6＝l+m*x2/lnx2的第四象限曲线分布，所述第一光场调控层的高频介电常数具有函数y7＝nx1+p曲线分布，第二光场调控层的高频介电常数具有函数y8＝q+r*x2/lnx2的第四象限曲线分布，其中，d≤f≤p≤k，a≤g≤q≤l。
10、优选地，所述第一光场调控层和第二光场调控层为ingan、inn、alingan、gan、algan、ingan/gan超晶格、ingan/alinn超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alingan超晶格、gan/alingan超晶格、gan/alinn超晶格、gan/algan超晶格、ingan/ingan超晶格、alingan/alingan超晶格的任意一种或任意组合或与gan的任意组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有光场调控层的氮化物半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、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，其特征在于，所述下波导层包括第一下波导层和第二下波导层，所述第一下波导层位于所述第二下波导层下方，所述第一下波导层与下限制层之间设置有第一光场调控层，所述第一下波导层与第二下波导层之间设置有第二光场调控层，所述第一下波导层、第二下波导层和第二光场调控层中均具有In元素浓度变化趋势，所述第一下波导层中In元素浓度变化角度为0°至30°，所述第二下波导层中In元素浓度变化角度为0°至60°，所述第二光场调控层中In元素浓度变化角度为45°至90°，所述第一光场调控层中具有Al元素浓度变化趋势，所述第一光场调控层中Al元素浓度变化角度为45°至90°，所述角度为沿曲线的切线倾斜角。
2.根据权利要求1所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层中In元素浓度变化角度≤第二下波导层中In元素浓度变化角度≤第二光场调控层中In元素浓度变化角度≤第一光场调控层中Al元素浓度变化角度。
3.根据权利要求1所述的具有
4.根据权利要求3所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有峰值速率电场特性，所述第一下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ω为：0°≤ω≤45°，所述第二下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度δ为：10°≤δ≤45°，所述第一光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ψ为：45°≤ψ≤90°，所述第二光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ε为：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
5.根据权利要求4所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有辐射复合系数特性，所述第一下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度σ为：0°≤σ≤45°，所述第二下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度μ为：10°≤μ≤45°，所述第一光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度为：所述第二光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度ρ为：45°≤ρ≤90°，且
6.根据权利要求5所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有光吸收系数特性，所述第一下波导层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度τ为：0°≤τ≤45°，所述第二下波导层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度υ为：10°≤υ≤45°，所述第一光场调控层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度χ为：45°≤χ≤90°，所述第二光场调控层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度ζ为：45°≤ζ≤90°，且τ≤υ≤45°≤ζ≤χ≤90°。
7.根据权利要求6所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一光场调控层的辐射复合系数具有函数y1＝Cx1+D曲线分布，第二光场调控层的辐射复合系数具有函数y2＝A+B*x2/lnx2的第四象限曲线分布，所述第一光场调控层的折射率系数具有函数y3＝Ex1+F曲线分布，第二光场调控层的折射率系数具有函数y4＝G+H*x2/lnx2的第四象限曲线分布，x1为第一光场调控层往第一下波导层方向的深度，x2为第二光场调控层往第二下波导层方向的深度。
8.根据权利要求7所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一光场调控层和第二光场调控层中还具有静态介电常数特性和高频介电常数特性，所述第一光场调控层的静态介电常数具有函数y5＝Jx1+K曲线分布，第二光场调控层的静态介电常数具有函数y6＝L+M*x2/lnx2的第四象限曲线分布，所述第一光场调控层的高频介电常数具有函数y7＝Nx1+P曲线分布，第二光场调控层的高频介电常数具有函数y8＝Q+...
【技术特征摘要】
1.一种具有光场调控层的氮化物半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、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，其特征在于，所述下波导层包括第一下波导层和第二下波导层，所述第一下波导层位于所述第二下波导层下方，所述第一下波导层与下限制层之间设置有第一光场调控层，所述第一下波导层与第二下波导层之间设置有第二光场调控层，所述第一下波导层、第二下波导层和第二光场调控层中均具有in元素浓度变化趋势，所述第一下波导层中in元素浓度变化角度为0°至30°，所述第二下波导层中in元素浓度变化角度为0°至60°，所述第二光场调控层中in元素浓度变化角度为45°至90°，所述第一光场调控层中具有al元素浓度变化趋势，所述第一光场调控层中al元素浓度变化角度为45°至90°，所述角度为沿曲线的切线倾斜角。
2.根据权利要求1所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层中in元素浓度变化角度≤第二下波导层中in元素浓度变化角度≤第二光场调控层中in元素浓度变化角度≤第一光场调控层中al元素浓度变化角度。
3.根据权利要求1所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有折射率系数特性，所述第一下波导层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度α为：0°≤α≤45°，所述第二下波导层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度β为：10°≤β≤45°，所述第一光场调控层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度γ为：45°≤γ≤90°，所述第二光场调控层的折射率系数的峰值位置往下限制层的变化角度θ为：45°≤θ≤90°，且α≤β≤45°≤θ≤γ≤90°。
4.根据权利要求3所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有峰值速率电场特性，所述第一下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ω为：0°≤ω≤45°，所述第二下波导层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度δ为：10°≤δ≤45°，所述第一光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ψ为：45°≤ψ≤90°，所述第二光场调控层的峰值速率电场的谷值位置往下限制层的变化角度ε为：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
5.根据权利要求4所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有辐射复合系数特性，所述第一下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度σ为：0°≤σ≤45°，所述第二下波导层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度μ为：10°≤μ≤45°，所述第一光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度为：所述第二光场调控层的辐射复合系数的峰值位置往下限制层的变化角度ρ为：45°≤ρ≤90°，且
6.根据权利要求5所述的具有光场调控层的氮化物半导体激光器，其特征在于，所述第一下波导层、第二下波导层、第一光场调控层和第二光场调控层中均具有光吸收系数特性，所述第一下波导层的光吸收系数的谷值位置往下限制层的变化角度τ为：0...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，蓝家彬，邓和清，寻飞林，胡志勇，李晓琴，张会康，蔡鑫，黄军，张江勇，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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