CN104332826A - 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构 - Google Patents

一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构 Download PDF

Info

Publication number
CN104332826A
CN104332826A CN201410674455.1A CN201410674455A CN104332826A CN 104332826 A CN104332826 A CN 104332826A CN 201410674455 A CN201410674455 A CN 201410674455A CN 104332826 A CN104332826 A CN 104332826A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type
quantum well
multiple quantum
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410674455.1A
Other languages
English (en)
Inventor
乔忠良
李占国
薄报学
高欣
张晶
李特
李林
李辉
王勇
曲轶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN201410674455.1A priority Critical patent/CN104332826A/zh
Publication of CN104332826A publication Critical patent/CN104332826A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

一种大功率低垂直发散角多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，包括：一衬底，在该层结构上进行激光器各层材料外延生长；一缓冲层，该缓冲层生长在衬底上，为N型砷化镓材料；一N型下限制层，该N型下限制层制作在缓冲层上；一下N型下波导层，该N型下波导层生长在下限制层上；一多量子阱层，该多量子阱层生长在下波导层上；一P型上波导层，该P型上波导层生长在多量子阱层上；一P型上限制层，该P型上限制层生长在P型上波导层上；一P型高掺杂层，该P型高掺杂层生长在P型上限制层上，形成大功率低垂直发散角多量子阱半导体激光器半导体激光器结构。

Description

一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构
技术领域
本发明涉及一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构。
背景技术
大功率量子阱半导体激光器在泵浦固体激光器和光纤激光器领域、医疗领域和通讯信息领域有着非常广泛的应用和市场需求。它主要用作固体激光器的高效泵浦光源，激光医疗器械，掺铒光纤放大器泵浦光源和超高速超大容量全光通讯网络光源和放大器泵浦光源。但是在上述的应用中，不管是直接还是间接使用半导体激光器，都要求其具有高的输出功率和好的光束质量。在激光的光束质量方面，半导体激光器较不理想，类椭圆光斑输出，水平和垂直方向上发散角差异巨大。而光通信系统对器件的可靠性要求很高，用于高速、宽带、大容量干线光纤通信系统、城区网和接入网光纤系统，CATV系统等要求激光器具有稳定的基模工作，大的输出功率，长的使用寿命。为了满足诸如掺铒光纤放大器等对泵浦源应用的要求，半导体激光器需要小的垂直发散角与单模光纤耦合。而在军事和医疗领域的应用也要求将激光简单的耦合进光纤中，这都需要半导体激光器具有较好的光束质量和较小的垂直发散角。特别是未来半导体激光器的相干合成直接用于武器系统，将大大提高转换效率，降低成本。
为了解决上述问题，通常涉及方案是采用厚波导单量子阱半导体激光器结构。但一般厚波导单量子阱半导体激光器外延结构实现低垂直发散角大功率输出不理想，垂直发散角下降幅度有限，同时易造成电子漏电流，使得器件阈值电流增加，外量子效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，它能够通过波导层结构、量子阱数及分布的再引入，从而提高器件输出端面的出光面积，降低单位体积的功率密度，实现器件大功率输出；同时通过上、下波导层中多对外延结构的引入，使得器件垂直外延层方向上实现近基模输出，从而实现最低垂直发散角输出。
为了实现上述目标，本发明提出了一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体结构，其特征在于，包括：
一衬底，在该层结构上进行激光器各层材料外延生长；
一缓冲层，该缓冲层生长在衬底上，为N型砷化镓材料；
一N型下限制层，该N型下限制层制作在缓冲层上；
一下N型下波导层，该N型下波导层生长在下限制层上；
一多量子阱层，该多量子阱层生长在下波导层上；
一P型上波导层，该P型上波导层生长在多量子阱层上；
一P型上限制层，该P型上限制层生长在P型上波导层上；
一P型高掺杂层，该P型高掺杂层生长在P型上限制层上，形成大功率低垂直发散角多量子阱半导体激光器半导体激光器结构。
其中衬底是(100)面偏(111)面4度的N型砷化镓材料，Si掺杂浓度范围是1E18/cm3～3E18/cm3。
其中缓冲层为N型砷化镓材料，厚度范围是300～600纳米,Si掺杂浓度范围是2E18/cm3～4E18/cm3。
其中N型下限制层是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Si掺杂浓度范围是5～8E18/cm3。
其中N型下波导层由5～20对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Si掺杂浓度范围是1E18/cm3～8E17/cm3。
其中多量子阱层材料是InxGa1-xAs/GaAs，InxGa1-xAs/GaAs厚度范围分别是5～9/9～13纳米,x值范围是0.1～0.3，量子阱数范围是3～6个。
其中P型上波导层由3～15对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67 As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Zn掺杂浓度范围是1 E18/cm3～8E17/cm3。
其中N型上限制层是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Zn掺杂浓度范围是5 E18/cm3～8E18/cm3。
其中P型高掺杂层是P型砷化镓高掺杂层，其厚度范围是200～500纳米,Zn掺杂浓度范围是3 E18/cm3～8E19/cm3。
附图说明
以下通过结合附图对半导体激光器结构进行详细描述，进一步说明本发明的结构、特点以及技术上的改进，其中：
图1是根据本发明提出的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构剖面图。
具体实施方式
下面结合图1详细说明本发明具体实施的一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构细节。
参阅图1，本实施例的一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构包括：
一衬底1，在该层结构上进行激光器各层材料外延生长；
一缓冲层2，该缓冲层生长在衬底上，为N型砷化镓材料；
一N型下限制层3，该N型下限制层制作在缓冲层上；
一下N型下波导层4，该N型下波导层生长在下限制层上；
一多量子阱层5，该多量子阱层生长在下波导层上；
一P型上波导层6，该P型上波导层生长在多量子阱层上；
一P型上限制层7，该P型上限制层生长在P型上波导层上；
一P型高掺杂层8，该P型高掺杂层生长在P型上限制层上，形成大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器半导体激光器结构。
其中衬底1是(100)面偏(111)面4度的N型砷化镓材料，Si掺杂浓度范围是1E18/cm3～3E18/cm3。
其中缓冲层2为N型砷化镓材料，厚度范围是300～600纳米,Si掺杂浓度范围是2E18/cm3～4E18/cm3。
其中N型下限制层3是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Si掺杂浓度范围是5 E18/cm3～8E18/cm3。
其中N型下波导层4由5～20对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67 As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Si掺杂浓度范围是1 E18/cm3～8E18/cm3。
其中多量子阱层5材料是InxGa1-xAs/GaAs，InxGa1-xAs/GaAs厚度范围分别是5～9/9～13纳米,x值范围是0.1～0.3，量子阱数范围是3～6个。
其中P型上波导层6由3～15对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67 As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Zn掺杂浓度范围是1 E17/cm3～8E18/cm3。
其中N型上限制层7是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Zn掺杂浓度范围是5 E18/cm3～8E18/cm3。
其中P型高掺杂层8是P型砷化镓高掺杂层，其厚度范围是200～500纳米,Zn掺杂浓度范围是3 E19/cm3～8E19/cm3。

Claims (9)

1.一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，包括：
一衬底，在该层结构上进行激光器各层材料外延生长；
一缓冲层，该缓冲层生长在衬底上，为N型砷化镓材料；
一N型下限制层，该N型下限制层制作在缓冲层上；
一下N型下波导层，该N型下波导层生长在下限制层上；
一多量子阱层，该多量子阱层生长在下波导层上；
一P型上波导层，该P型上波导层生长在多量子阱层上；
一P型上限制层，该P型上限制层生长在P型上波导层上；
一P型高掺杂层，该P型高掺杂层生长在P型上限制层上，形成大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器半导体激光器结构。
2.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中衬底是(100)面偏(111)面4度的N型砷化镓材料，Si掺杂浓度范围是1E18/cm3～3E18/cm3。
3.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中缓冲层为N型砷化镓材料，厚度范围是300～600纳米，Si掺杂浓度范围是2E18/cm3～4E18/cm3。
4.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中N型下限制层是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Si掺杂浓度范围是5E18/cm3～8E18/cm3。
5.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中N型下波导层由5～20对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Si掺杂浓度范围是1E18/cm3～8E18/cm3。
6.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中多量子阱层材料是InxGa1-xAs/GaAs，InxGa1-xAs/GaAs厚度范围分别是5～9/9～13纳米,x值范围是0.1～0.3，量子阱数范围是3～6个。
7.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中P型上波导层由3～15对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As，每对Al0.13Ga0.87As/Al0.33Ga0.67As厚度范围分别是30～150/500～900纳米,Zn掺杂浓度范围是1E18/cm3～8E18/cm3。
8.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中N型上限制层是Al0.47Ga0.63As材料，厚度范围是1250～1950纳米,Zn掺杂浓度范围是5E18/cm3～8E18/cm3。
9.根据权利要求1所述的大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构，其特征在于，其中P型高掺杂层是P型砷化镓高掺杂层，其厚度范围是200～500纳米,Zn掺杂浓度范围是3E19/cm3～8E19/cm3。
CN201410674455.1A 2014-11-20 2014-11-20 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构 Pending CN104332826A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410674455.1A CN104332826A (zh) 2014-11-20 2014-11-20 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410674455.1A CN104332826A (zh) 2014-11-20 2014-11-20 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104332826A true CN104332826A (zh) 2015-02-04

Family

ID=52407506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410674455.1A Pending CN104332826A (zh) 2014-11-20 2014-11-20 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104332826A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112290382A (zh) * 2020-12-23 2021-01-29 武汉敏芯半导体股份有限公司 一种半导体激光器及其制作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001078204A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Optical pumping injection cavity for optically pumped devices
CN102324696A (zh) * 2011-09-15 2012-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 低横向发散角布拉格反射波导边发射半导体激光器
CN103457158A (zh) * 2012-05-31 2013-12-18 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种TM偏振的GaAsP/GaInP有源区808nm量子阱激光器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001078204A1 (en) * 2000-04-07 2001-10-18 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Optical pumping injection cavity for optically pumped devices
CN102324696A (zh) * 2011-09-15 2012-01-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 低横向发散角布拉格反射波导边发射半导体激光器
CN103457158A (zh) * 2012-05-31 2013-12-18 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种TM偏振的GaAsP/GaInP有源区808nm量子阱激光器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112290382A (zh) * 2020-12-23 2021-01-29 武汉敏芯半导体股份有限公司 一种半导体激光器及其制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106532433B (zh) 一种窄垂直方向远场发散角的激光器及其制备方法
CN101572288B (zh) 一种GaN基多量子阱超辐射发光二极管及其制备方法
CN103219650B (zh) 低发散角近衍射极限输出啁啾光子晶体边发射激光器阵列
US20170310080A1 (en) High Speed Semiconductor Laser with a Beam Expanding Structure
CN102611000B (zh) 高效率非对称光场分布垂直腔面发射半导体激光器
CN102611002B (zh) 低发散角全布拉格反射波导半导体激光器阵列
CN104466678A (zh) 大功率低阈值基横模975nm半导体激光器管芯
CN104332825A (zh) 一种非对称反波导大光学腔半导体激光器结构
CN105633797A (zh) 一种大功率量子阱半导体激光器外延片结构
CN103326243A (zh) 基横模低水平发散角一维啁啾光子晶体边发射激光器阵列
CN108233179B (zh) 一种无铝波导层的红光半导体激光器结构
CN103247635B (zh) Pnp结构的激光光伏电池及其制备方法
CN104332826A (zh) 一种大功率低垂直发散角InGaAs/GaAs多量子阱半导体激光器结构
CN109687286A (zh) 一种双向输出半导体激光器
CN101841123A (zh) 带有倒v型耦合光波导小发散角半导体激光器结构
TW201947748A (zh) 凸台狀累增光偵測器元件
JP2002344091A (ja) 半導体光電素子の発光帯域幅の増幅方法
CN102163804A (zh) 降低大功率半导体激光器发散角的窄波导结构
CN104269740B (zh) 一种激光器及其制作方法
RU181198U1 (ru) Гетероструктура квантово-каскадного лазера
Kryzhanovskaya et al. High-temperature lasing in a microring laser with an active region based on InAs/InGaAs quantum dots
TW201731120A (zh) 光偵測元件
CN204361476U (zh) 808nm平顶光场大功率激光器
CN106856296A (zh) 一种长波长垂直腔面发射激光器
CN104600562A (zh) 808nm平顶光场大功率激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150204