CN114336283B - 一种光模式调制光子级联激光器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光模式调制光子级联激光器及制备方法，包括：GaAs衬底；GaAs衬底的一侧依次形成有信号光上反射层、光子级联层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层，GaAs衬底的另一侧依次形成光模式调制层和增反膜；光子级联层自信号光上反射层至泵浦光有源区依次包括第一泵浦光上反射层、稀土元素掺杂层、信号光下反射层和第二泵浦光上反射层。本发明先通过VCSEL结构输出特定波长泵浦光，泵浦光使稀土元素掺杂层的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光；信号光在GaAs衬底、光模式调制层和增反膜构成的外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模，以得到高质量的单频信号光输出。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种光模式调制光子级联激光器及制备方法。
背景技术
与边发射半导体激光器(EEL)相比，垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)具有体积小、耦合效率高、阈值电流低、调制速率高、易二维集成、单纵模工作、可在片测试和制造成本低等优点；现已成为最重要的半导体光电子器件之一，被广泛应用于光互联、光存储、光通信、激光打印、激光医疗、激光打孔等众多领域，在消费电子、5G通讯、无人机以及物联网智能服务系统等方面也发挥着重要的作用，成为了我们日常生活中各种传感器应用的基础。
目前，传统的P-N结型VCSEL激光器由于电子-空穴复合受激辐射机制的限制，发光强度和发光效率不高，平均输出功率仍处于较低的水平，尤其是长波长VCSEL激光器的研究处于初始阶段，从而限制了其的发展及应用。
稀土离子具有稳定的发光性能、较长的荧光寿命、较大的反斯托克斯位移以及明锐的发光峰等优势，是许多激光材料、稀磁半导体材料、非线性光学材料以及纳米发光材料中的激活离子，它们作为杂质掺入材料后对材料的微观结构、电性质、光磁性质等有着极其重要的影响。
发明内容
结合上述技术设想，利用泵浦光VCSEL结构输出某波长特定激光泵浦，使掺杂的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，其可产生新中红外波段的信号光；为此，本发明提供一种光模式调制光子级联激光器及制备方法。
本发明公开了一种光模式调制光子级联激光器，包括：GaAs衬底；
所述GaAs衬底的一侧依次形成有信号光上反射层、光子级联层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层，所述GaAs衬底的另一侧依次形成光模式调制层和增反膜；
所述光子级联层自所述信号光上反射层至所述泵浦光有源区依次包括第一泵浦光上反射层、稀土元素掺杂层、信号光下反射层和第二泵浦光上反射层。
作为本发明的进一步改进，
所述泵浦光下反射层、泵浦光有源区、第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层构成的VCSEL结构输出特定波长泵浦光；泵浦光使所述稀土元素掺杂层的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光；信号光在所述GaAs衬底、光模式调制层和增反膜构成的外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模。
作为本发明的进一步改进，
所述泵浦光下反射层、第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层为针对所述泵浦光有源区产生的特定波长泵浦光的全反射型DBR结构，所述泵浦光下反射层与第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层共同形成泵浦光的谐振腔，并将泵浦光限制在该谐振腔中。
作为本发明的进一步改进，
所述稀土元素掺杂层的掺杂元素为镧系稀土元素，所述镧系稀土元素包括Er和Yb中的一种或两种组合。
作为本发明的进一步改进，
所述镧系稀土元素掺杂方式为外延生长含掺元素晶体，外延生长掺杂浓度较高。
作为本发明的进一步改进，
所述信号光下反射层为针对所述稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的全反射型DBR结构，所述信号光上反射层为针对所述稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的部分反射型DBR结构，其反射率为80％～99％；所述信号光下反射层和信号光上反射层共同形成信号光的谐振腔，并将信号光限制在该谐振腔中且自所述信号光上反射层射出。
作为本发明的进一步改进，
所述光模式调制层为针对信号光波长的高斯分布增反薄膜层，其沿中心轴向边缘分布的针对信号光波长反射率大小为高斯分布；或为位于膜层信号光斑中心86％区域高反射区，四周高透射区的类光阑层，对信号光输出横模光场进行调制，抑制高阶模式。
作为本发明的进一步改进，
所述增反膜为针对信号光波长的高反射率薄膜，反射率大于50％。
本发明还公开了一种光模式调制光子级联激光器的制备方法，包括：
在GaAs衬底的一侧依次制备信号光上反射层、第一泵浦光上反射层、稀土元素掺杂层、信号光下反射层、第二泵浦光上反射层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层；
制备光子级联半导体激光器的台面、出光限制孔径、N接触电极和P接触电极；
在GaAs衬底的另一侧依次制备光模式调制层和增反膜。
作为本发明的进一步改进，
所述制备光模式调制层和增反膜，包括：
将GaAs衬底的另一侧通过研磨抛光工艺减薄至预设厚度；
在GaAs衬底的另一侧利用负性光刻胶，曝光显影并坚膜形成高透射区的图案，沉积生长预设厚度的透红外波段的材料；
利用有机溶液剥离出高透射区域，并填充针对信号光波长的高透材料，制得光模式调制层；
在光模式调制层上表面沉积生长一定厚度的SiO2保护层，并研磨抛光使其表面平整，并在其表面蒸镀增反膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明先通过VCSEL结构输出特定波长泵浦光，泵浦光使稀土元素掺杂层的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光；信号光在GaAs衬底、光模式调制层和增反膜构成的外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模，以得到高质量的单频信号光输出。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的光模式调制光子级联激光器的结构示意图；
图2为图1中光子级联层的结构示意图；
图3为本发明一种实施例公开的光模式调制光子级联激光器的制备方法的流程图。
图中：
1、GaAs衬底；2、信号光上反射层；3、第一泵浦光上反射层；4、稀土元素掺杂层；5、信号光下反射层；6、第二泵浦光上反射层；7、泵浦光有源区；8、泵浦光下反射层；9、光模式调制层；10、增反膜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1、2所示，本发明提供一种光模式调制光子级联激光器，包括：GaAs衬底1、信号光上反射层2、第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7、泵浦光下反射层8、光模式调制层9和增反膜10；
具体的：
本发明的GaAs衬底1的一侧依次形成有信号光上反射层2、第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8；其中，
第一泵浦光上反射层3、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8构成VCSEL结构，泵浦光有源区7输出特定波长泵浦光，泵浦光下反射层8、第一泵浦光上反射层3和第二泵浦光上反射层6为针对泵浦光有源区产生的特定波长泵浦光的全反射型DBR结构，优选泵浦光下反射层为合金体系全反射镀层，泵浦光下反射层8与第一泵浦光上反射层3和第二泵浦光上反射层6共同形成泵浦光的谐振腔，并将泵浦光限制在该谐振腔中。
如图2所示，第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6构成光子级联层，泵浦光使稀土元素掺杂层4的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光。进一步，稀土元素掺杂层4的掺杂元素为镧系稀土元素，包括Er和Yb等中的一种；镧系稀土元素掺杂方式为外延生长含掺元素晶体。进一步，信号光下反射层5为针对稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的全反射型DBR结构，信号光上反射层2为针对稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的部分反射型DBR结构，其反射率为80％～99％；信号光下反射层5和信号光上反射层2共同形成信号光的谐振腔，并将信号光限制在该谐振腔中且自信号光上反射层2射出。
本发明的GaAs衬底1的另一侧依次形成光模式调制层9和增反膜10，GaAs衬底1、光模式调制层9和增反膜10构成的外腔反馈结构，信号光在外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模。其中，
光模式调制层9为针对信号光波长的高斯分布增反薄膜层，其沿中心轴向边缘分布的针对信号光波长反射率大小为高斯分布；或为位于膜层信号光斑中心86％区域高反射区，四周高透射区的类光阑层，对信号光输出横模光场进行调制，抑制高阶模式。
增反膜10为针对信号光波长的高反射率薄膜，反射率大于50％，优选为大于80％。
如图3所示，本发明提供一种光模式调制光子级联激光器的制备方法，包括：
在GaAs衬底的一侧依次制备信号光上反射层、第一泵浦光上反射层、稀土元素掺杂层、信号光下反射层、第二泵浦光上反射层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层；
制备光子级联半导体激光器的台面、出光限制孔径、N接触电极和P接触电极；
在GaAs衬底的另一侧依次制备光模式调制层和增反膜。
具体包括：
步骤1、在清洗完成的单晶GaAs衬底1表面外延生长信号光上反射层2、第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8；其中，第一泵浦光上反射层3、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8构成VCSEL结构，第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6构成光子级联层；
在上述过程中，外延生长第一泵浦光上反射层3完成后，开启所需掺杂稀土元素源、As源，关闭Ga源、Al源，相应源蒸发形成具有一定束流密度的原子束，并在低于10-8Torr的高真空下射向GaAs衬底上正在生长的外延层结构；从源射出的原子束撞击衬底表面被吸附，被吸附的原子在表面迁移、分解；原子进入晶格位置发生外延生长，而未进入晶格的原子因热脱附而离开表面，最终形成掺杂元素晶体的稀土元素掺杂层4；此后，继续外延生长信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8；
步骤2、外延生长完成后，进行片上半导体激光器工艺；将上述步骤制得的掺杂镧系稀土元素的外延片通过沉积工艺、光刻工艺、刻蚀工艺、湿法氧化、金属溅射/剥离等工艺制得片上光子级联半导体激光器的台面、出光限制孔径、N接触电极和P接触电极等器件结构；
步骤3、制备光模式调制层9、增反膜10：
上述完成半导激光器工艺后，将单晶GaAs衬底1通过研磨抛光工艺减薄至特定的厚度，在下表面利用负性光刻胶，曝光显影并坚膜形成高透射区的图案，沉积生长一定厚度的透红外波段的材料，如SiO2与TiO2该体系的高反射膜；利用有机溶液剥离出高透射区域，并填充针对信号光波长的高透射材料，如SiO2；再在光模式调制层上表面沉积生长一定厚度的SiO2保护层，并研磨抛光使其表面平整，并在其表面蒸镀增反膜10。
实施例1：
本发明提供一种光模式调制光子级联激光器及制备方法，包括：
步骤1、在清洗完成的单晶GaAs衬底1表面外延生长信号光上反射层2、第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8；其中，第一泵浦光上反射层3、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8构成VCSEL结构，第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6构成光子级联层；
上述过程中，外延生长第一泵浦光上反射层3完成后，开启所需掺杂Er源、As源，关闭Ga源、Al源，相应源蒸发形成具有一定束流密度的原子束，并在低于10-8Torr的高真空下射向GaAs衬底上正在生长的外延层结构；从源射出的原子束撞击衬底表面被吸附；被吸附的原子在表面迁移、分解；原子进入晶格位置发生外延生长，而未进入晶格的原子因热脱附而离开表面，最终形成掺杂元素晶体的稀土元素掺杂层4；此后，继续外延生长信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8；
步骤2、外延生长完成后，进行片上半导体激光器工艺：
上述步骤得到的外延结构，经过光刻相关工艺后，采用湿法腐蚀或者干法刻蚀等方法，在待加工外延片制作出台面结构；先采用干法刻蚀暴露出芯片氧化层，刻蚀Cl2/BCl3气体流量比为1:3，刻蚀功率为500W，并清洗芯片；最后，清洗完毕后将待加工外延片用高纯度氮气吹干，确保干净以后，加热烘干，待用；
步骤3、利用湿法选择性氧化技术，将在待加工外延片台面中的氧化层，从外侧氧化进去，形成一个氧化孔径。其目的是在高增益有源层上方限制载流子扩散和约束横向光场。湿法选择性氧化过程：氧化炉升温至430℃，水温设定90℃，通微量N2，流量为1L/min，稳定20min，排除氧化炉内多余空气。20min以后，开始通N2，流量为9L/min，稳定30min。稳定30min以后，将外延片放入氧化炉进行氧化，氧化时间根据需要氧化的氧化孔径而定；氧化结束以后，等待炉温降到80℃后，取出外延片，待用；
步骤4、在待加工外延片涂上SU-8负性光刻胶，通过光刻显影后，制作N电极图形，然后通过磁控溅射技术生长N电极金属材料；
步骤5、将生长完N电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡2～4小时，然后进行金属剥离，剥离非N电极的金属，制作金属N电极；
步骤6、在待加工外延片涂上L300负性光刻胶，通过光刻显影后，制作P电极的图形，然后通过磁控溅射技术生长P电极金属材料；
步骤7、金属将生长完P电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡4-5h，然后进行金属剥离工艺，剥离非P电极的金属，制作金属P电极；
步骤8、制备光模式调制层9、增反膜10；上述完成半导激光器工艺后，将单晶GaAs衬底1通过研磨抛光工艺减薄至450nm厚左右，在下表面利用负性光刻胶，曝光显影并坚膜形成高透射区的图案，沉积生长700nm厚度的透红外波段的材料，如SiO2与TiO2该体系的高反射膜；利用有机溶液剥离出高透射区域，并填充针对信号光波长的高透射材料，如SiO2；再在光模式调制层9上表面沉积生长厚度为1微米的SiO2保护层，并研磨抛光移除500-800nm，使其表面平整，最后在其表面蒸镀增反膜10，针对信号光波长的反射率为80％。
实施例2：
本发明提供一种光模式调制光子级联激光器及制备方法，包括：
步骤1、在清洗完成的单晶GaAs衬底1表面外延生长信号光上反射层2、第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6和泵浦光有源区7；
上述过程中，外延生长泵浦光上反射层完成后，开启所需掺杂Yb源、As源，关闭Ga源、Al源，相应源蒸发形成具有一定束流密度的原子束，并在低于10-11Torr的高真空下射向GaAs衬底上正在生长的外延层结构；从源射出的原子束撞击衬底表面被吸附；被吸附的原子在表面迁移、分解；原子进入晶格位置发生外延生长，而未进入晶格的原子因热脱附而离开表面，最终形成掺杂元素晶体的稀土元素掺杂层4；此后，继续外延生长信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6和泵浦光有源区7；完成上述步骤后，通过磁控溅射，将合金体系的金属全反射膜制备在泵浦光有源区表面，形成合金体系泵浦光下反射层8；其中，第一泵浦光上反射层3、第二泵浦光上反射层6、泵浦光有源区7和泵浦光下反射层8构成VCSEL结构，第一泵浦光上反射层3、稀土元素掺杂层4、信号光下反射层5、第二泵浦光上反射层6构成光子级联层；
步骤2、外延生长完成后，进行片上半导体激光器工艺：
上述步骤得到的外延结构，经过光刻相关工艺后，采用湿法腐蚀或者干法刻蚀等方法，在待加工外延片制作出台面结构。先采用干法刻蚀暴露出芯片氧化层，刻蚀Cl2/BCl3气体流量比为1:3，刻蚀功率为500W，并清洗芯片；最后，清洗完毕后将待加工外延片用高纯度氮气吹干，确保干净以后，加热烘干，待用；
步骤3、利用湿法选择性氧化技术，将在待加工外延片台面中的氧化层，从外侧氧化进去，形成一个氧化孔径；其目的是在高增益有源层上方限制载流子扩散和约束横向光场。湿法选择性氧化过程：氧化炉升温至430℃，水温设定90℃，通微量N2，流量为1L/min，稳定20min，排除氧化炉内多余空气。20min以后，开始通N2，流量为9L/min，稳定30min。稳定30min以后，将外延片放入氧化炉进行氧化，氧化时间根据需要氧化的氧化孔径而定。氧化结束以后，等待炉温降到80℃后，取出外延片，待用；
步骤4、在待加工外延片涂上SU-8负性光刻胶，通过光刻显影后，制作N电极图形，然后通过磁控溅射技术生长N电极金属材料；
步骤5、将生长完N电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡2～4小时，然后进行金属剥离，剥离非N电极的金属，制作金属N电极；
步骤6、在待加工外延片涂上L300负性光刻胶，通过光刻显影后，制作P电极的图形，然后通过磁控溅射技术生长P电极金属材料；
步骤7、金属将生长完P电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡4-5h，然后进行金属剥离工艺，剥离非P电极的金属，制作金属P电极；
步骤8、制备光模式调制层9、增反膜10；上述完成半导激光器工艺后，将单晶GaAs衬底1通过研磨抛光工艺减薄至450nm厚左右，在下表面利用负性光刻胶，曝光显影并坚膜形成高透射区的图案，沉积生长700nm厚度的透红外波段的材料，如SiO2与TiO2该体系的高反射膜；利用有机溶液剥离出高透射区域，并填充针对信号光波长的高透射材料，如SiO2；再在光模式调制层9上表面沉积生长厚度为1微米的SiO2保护层，并研磨抛光移除500-800nm，使其表面平整，最后在其表面蒸镀增反膜10，针对信号光波长的反射率为80％。
本发明的优点为：
本发明先通过VCSEL结构输出特定波长泵浦光，泵浦光使稀土元素掺杂层的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光；信号光在GaAs衬底、光模式调制层和增反膜构成的外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模，以得到高质量的单频信号光输出。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，包括：
在GaAs衬底的一侧依次制备信号光上反射层、第一泵浦光上反射层、稀土元素掺杂层、信号光下反射层、第二泵浦光上反射层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层；其中，外延生长第一泵浦光上反射层完成后，开启所需掺杂Er源、As源，关闭Ga源、Al源，相应源蒸发形成具有一定束流密度的原子束，并在低于10-8 Torr的高真空下射向GaAs衬底上正在生长的外延层结构；从源射出的原子束撞击衬底表面被吸附；被吸附的原子在表面迁移、分解；原子进入晶格位置发生外延生长，而未进入晶格的原子因热脱附而离开表面，最终形成掺杂元素晶体的稀土元素掺杂层；此后，继续外延生长信号光下反射层、第二泵浦光上反射层、泵浦光有源区和泵浦光下反射层；
制备光子级联半导体激光器的台面、出光限制孔径、N接触电极和P接触电极；
制备光子级联半导体激光器的台面包括：先采用干法刻蚀暴露出芯片氧化层，刻蚀Cl2/BCl3气体流量比为1:3，刻蚀功率为500W，并清洗芯片；最后，清洗完毕后将待加工外延片用高纯度氮气吹干，确保干净以后，加热烘干，待用，制作出台面结构；
制备出光限制孔径包括：氧化炉升温至430℃，水温设定90℃，通微量N2，流量为1L/min，稳定20min，排除氧化炉内多余空气，20min以后，开始通N2，流量为9L/min，稳定30min；稳定30min以后，将外延片放入氧化炉进行氧化，氧化时间根据需要氧化的氧化孔径而定；氧化结束以后，等待炉温降到80℃后，取出外延片，待用；
制备N接触电极包括：在待加工外延片涂上SU-8负性光刻胶，通过光刻显影后，制作N电极图形，然后通过磁控溅射技术生长N电极金属材料；将生长完N电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡2~4小时，然后进行金属剥离，剥离非N电极的金属，制作金属N电极；
制备P接触电极包括：在待加工外延片涂上L300负性光刻胶，通过光刻显影后，制作P电极的图形，然后通过磁控溅射技术生长P电极金属材料；金属将生长完P电极金属的外延片放在丙酮溶液中浸泡4-5h，然后进行金属剥离工艺，剥离非P电极的金属，制作金属P电极；
将GaAs衬底的另一侧通过研磨抛光工艺减薄至预设厚度；
在GaAs衬底的另一侧利用负性光刻胶，曝光显影并坚膜形成高透射区的图案，沉积生长预设厚度的透红外波段的材料；
利用有机溶液剥离出高透射区域，并填充针对信号光波长的高透材料，制得光模式调制层；
在光模式调制层上表面沉积生长一定厚度的SiO2保护层，并研磨抛光使其表面平整，并在其表面蒸镀增反膜；
其中，
所述泵浦光下反射层、泵浦光有源区、第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层构成的VCSEL结构输出特定波长泵浦光；泵浦光使所述稀土元素掺杂层的稀土元素晶体光致发光，形成光子级联，并产生信号光；信号光在所述GaAs衬底、光模式调制层和增反膜构成的外腔反馈结构内调制光场横模、锁定频率纵模。
2.如权利要求1所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述泵浦光下反射层、第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层为针对所述泵浦光有源区产生的特定波长泵浦光的全反射型DBR结构，所述泵浦光下反射层与第一泵浦光上反射层和第二泵浦光上反射层共同形成泵浦光的谐振腔，并将泵浦光限制在该谐振腔中。
3.如权利要求1所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述稀土元素掺杂层的掺杂元素为镧系稀土元素，其中，镧系稀土元素包括Er和Yb中的一种或两种组合。
4.如权利要求3所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述镧系稀土元素掺杂方式为外延生长含掺元素晶体。
5.如权利要求1所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述信号光下反射层为针对所述稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的全反射型DBR结构，所述信号光上反射层为针对所述稀土元素掺杂层产生的特定波长信号光的部分反射型DBR结构，所述信号光下反射层和信号光上反射层共同形成信号光的谐振腔，并将信号光限制在该谐振腔中且自所述信号光上反射层射出。
6.如权利要求1所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述光模式调制层为针对信号光波长的高斯分布增反薄膜层，其沿中心轴向边缘分布的针对信号光波长反射率大小为高斯分布；或为位于膜层信号光斑中心86%区域高反射区，四周高透射区的类光阑层，对信号光输出横模光场进行调制，抑制高阶模式。
7.如权利要求1所述的光模式调制光子级联激光器的制备方法，其特征在于，
所述增反膜为针对信号光波长的高反射率薄膜，反射率大于50%。
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