CN219959682U - 一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，涉及半导体光电器件技术领域，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、上限制层，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，相比于现有技术，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。

Description

一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件
技术领域
本实用新型涉及半导体光电器件技术领域，具体而言，涉及一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件。
背景技术
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。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。氮化物半导体激光器存在以下问题：1)激光光波的型态可分为横模和纵横；垂直于光轴截面内的横模光强分布是由半导体激光器的波导结构决定，若横模复杂不稳定，输出光的相干性差；纵模在谐振腔传播方向上是驻波分布，很多纵模同时激射或存在模间变化，则不能获得很高时间上的相干性，远场图像FFP质量差。2)光场有耗散，光场模式泄漏到衬底形成驻波会导致衬底模式抑制效率低，远场图像FFP质量差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，解决了现有技术中存在的的问题。
一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层为BP(黑磷)、NaNO2、PbZrO3、NaBiTiO3、CsBiNb2O7、Ti3C2Tx、CuInP2S6、WTe2的任意两种或任意两种以上组合。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下二元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2,BP/PbZrO3,BP/NaBiTiO3,BP/CsBiNb2O7,BP/Ti3C2Tx,BP/CuInP2S6,BP/CuInP2S6,BP/WTe2,NaNO2/PbZrO3,NaNO2/NaBiTiO3,NaNO2/CsBiNb2O7,NaNO2/Ti3C2Tx,NaNO2/CuInP2S6,NaNO2/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3,PbZrO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/Ti3C2Tx,PbZrO3/CuInP2S6,PbZrO3/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,CsBiNb2O7/CuInP2S6,CsBiNb2O7/WTe2,Ti3C2Tx/CuInP2S6,Ti3C2Tx/WTe2,CuInP2S6/WTe2。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下三元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3,BP/NaNO2/NaBiTiO3,BP/NaNO2/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/CuInP2S6,BP/NaNO2/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,BP/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/CsBiNb2O7/WTe2,BP/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/Ti3C2Tx/WTe2,BP/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/Ti3C2Tx,NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,NaNO2/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,NaNO2/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaNO2/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,
PbZrO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
PbZrO3/Ti3C2Tx/WTe2,PbZrO3/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,
NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下四元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/PbZrO3/Ti3C2Tx,
BP/NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,
BP/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,
BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,
BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,
NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,
PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,PbZrO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,NaBiTiO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层的任意组合包括以下五元、六元、七元、八元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2。
作为本实用新型优选的技术方案，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，光学偏振插入层可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
作为本实用新型优选的技术方案，所述光学偏振插入层(107)的厚度为5～500nm。
作为本实用新型优选的技术方案，所述下限制层(101)、下波导层(102)，有源层(103)、上波导层(104)、电子阻挡层(105)、上限制层(106)包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga2O3、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意多元组合；所述半导体激光元件包括发光波长为200nm～300nm的半导体深紫外激光器，发光波长为300nm～420nm的半导体紫外激光器，发光波长为420nm～480nm的半导体蓝光激光器，发光波长为500nm～550nm的半导体绿光激光器，发光波长为550nm～700nm的半导体红光与黄光激光器，发光波长为800nm～1000nm的半导体红外激光器，发光波长为1000nm～1600nm的半导体远红外激光器。
作为本实用新型优选的技术方案，所述衬底包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
在本实用新型的方案中：
相比于现有技术，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件的结构示意图。
图中标示：
100：衬底；101：下限制层；102：下波导层；103：有源层；104：上波导层，105：电子阻挡层，106：上限制层，107：光学偏振插入层。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层106，有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107。
所述光学偏振插入层107为BP(黑磷)、NaNO2、PbZrO3、NaBiTiO3、CsBiNb2O7、Ti3C2Tx、CuInP2S6、WTe2的任意一种。
所述有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107，光学偏振插入层107可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
所述下限制层101、下波导层102，有源层103、上波导层104、电子阻挡层105、上限制层106包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga2O3、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意多元组合。
所述衬底100包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
实施例2
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层106，有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107。
所述有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107，光学偏振插入层107可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
所述光学偏振插入层的任意组合包括以下二元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2,BP/PbZrO3,BP/NaBiTiO3,BP/CsBiNb2O7,BP/Ti3C2Tx,BP/CuInP2S6,BP/CuInP2S6,BP/WTe2,NaNO2/PbZrO3,NaNO2/NaBiTiO3,NaNO2/CsBiNb2O7,NaNO2/Ti3C2Tx,NaNO2/CuInP2S6,NaNO2/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3,PbZrO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/Ti3C2Tx,PbZrO3/CuInP2S6,PbZrO3/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,CsBiNb2O7/CuInP2S6,CsBiNb2O7/WTe2,Ti3C2Tx/CuInP2S6,Ti3C2Tx/WTe2,CuInP2S6/WTe。
所述下限制层101、下波导层102，有源层103、上波导层104、电子阻挡层105、上限制层106包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga2O3、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意多元组合。
所述衬底100包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
实施例3
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层106，有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107。
所述有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107，光学偏振插入层107可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
所述光学偏振插入层107的任意组合包括以下三元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3,BP/NaNO2/NaBiTiO3,BP/NaNO2/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/CuInP2S6,BP/NaNO2/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,BP/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/CsBiNb2O7/WTe2,BP/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/Ti3C2Tx/WTe2,BP/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/Ti3C2Tx,NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,NaNO2/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,NaNO2/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaNO2/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,
PbZrO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
PbZrO3/Ti3C2Tx/WTe2,PbZrO3/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,
NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe。
所述下限制层101、下波导层102，有源层103、上波导层104、电子阻挡层105、上限制层106包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga2O3、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意多元组合。
所述衬底100包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
实施例4
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层106，有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107。
所述有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107，光学偏振插入层107可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
所述光学偏振插入层107的任意组合包括以下四元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3,BP/NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/PbZrO3/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/PbZrO3/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,
NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,PbZrO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2。
实施例5
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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、上限制层106，有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107。
所述有源层103与上波层104之间和有源层103与下波导层102之间设有光学偏振插入层107，光学偏振插入层107可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
所述光学偏振插入层107的任意组合包括以下五元、六元、七元、八元组合的异质结、超晶格、量子阱、核壳结构、量子点等结构但不限于以下结构：
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/WTe2,
BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,
BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,NaNO2/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6,BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,BP/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,BP/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/CuInP2S6/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/WTe2,
BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7/Ti3C2Tx/CuInP2S6/WTe2。
所述下限制层101、下波导层102，有源层103、上波导层104、电子阻挡层105、上限制层106包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、AlN、InN、AlInN、SiC、Ga2O3、BN、GaAs、GaP、InP、AlGaAs、AlInGaAs、AlGaInP、InGaAs、AlInAs、AlInP、AlGaP、InGaP的任意一种或任意多元组合。
所述衬底100包括蓝宝石、硅、Ge、SiC、AlN、GaN、GaAs、InP、蓝宝石/SiO2复合衬底、蓝宝石/AlN复合衬底、蓝宝石/SiNx、蓝宝石/SiO2/SiNx复合衬底、镁铝尖晶石MgAl2O4、MgO、ZnO、ZrB2、LiAlO2和LiGaO2复合衬底的任意一种。
实验例1：
采用实施例1中的技术方案进行绿光激光器实验，光学偏振插入层采用BP进行实验；
实验例2：
采用实施例2中的技术方案进行绿光激光器实验，光学偏振插入层采用BP/NaNO2进行实验；
实验例3：
采用实施例3中的技术方案进行绿光激光器实验，光学偏振插入层采用BP/NaNO2/PbZrO3进行实验；
实验例4：
采用实施例4中的技术方案进行绿光激光器实验，光学偏振插入层采用BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3进行实验；
实验例5：
采用实施例5中的技术方案进行绿光激光器实验，光学偏振插入层采用BP/NaNO2/PbZrO3/NaBiTiO3/CsBiNb2O7进行实验；
实验例1-5的各项数据如下:
实验例1-5的各项数据平均值与传统激光元件的对比数据如下：
绿光激光器的光束质量因子从1.78下降至1.09，提升幅度为63％；限制因子从1.97％提升至2.68％，提升36％。
相比于现有技术，有源层与上波层之间和有源层与下波导层之间设有光学偏振插入层，可实现快速电荷转移，控制有源层发出激光的相位和偏振，实现精准的光学偏振调控，降低光场耗散，抑制光场模式泄漏，同时，改善光学灾变损伤，将垂直横向激光模式转换为单模，提升激光相干性，提升光束质量因子、限制因子和远场图像FFP质量。
以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，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)、上限制层(106)，其特征在于：有源层(103)与上波层(104)之间和有源层(103)与下波导层(102)之间设有光学偏振插入层(107)。
2.如权利要求1所述的一种设有光学偏振插入层的半导体激光元件，其特征在于，所述光学偏振插入层(107)的厚度为5～500nm。
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