[发明专利]有源区结构及具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器

说明书

本发明提供一种有源区结构及具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器，所述有源区结构用于太赫兹量子级联激光器，以增加所述太赫兹量子级联激光器的增益带宽，所述有源区结构包括至少三种依次叠置且具有不同太赫兹频率的有源区。本发明的有源区结构包括至少三种具有不同太赫兹频率的有源区，所述有源区结构具有较宽的增益谱，当将所述有源区结构用于太赫兹量子级联激光器时，可以有效增加所述太赫兹量子级联激光器的增益带宽，使得所述太赫兹量子级联激光器具有宽带增益的特性。

技术领域

本发明属于半导体光电器件应用技术领域，特别是涉及一种有源区结构及具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器。

背景技术

宽带增益在激光科学研究具有广阔的应用前景，其中宽带增益如果和锁模技术结合起来便可以形成宽谱的频率梳(comb)。频率梳在频率上可以用为标定，通常由短脉冲激光器或者非线性光学效应产生。可以作为频率梳的太赫兹量子级联激光器则在计量以及高分辨率的光谱应用起了重要作用。

太赫兹量子级联激光器是一种只有电子参与的单极激光器，电子通过子带间跃迁辐射太赫兹波。作为一种重要的太赫兹辐射源，太赫兹量子级联激光器具有体积小、易集成以及转换效率高等优点，是太赫兹领域的一个研究热点。然而，现有的太赫兹量子级联激光器的有源区具有单一的太赫兹频率，现有的太赫兹量子级联激光器的增益带宽较窄，不具备宽带增益特性。

因此，如何提供一种具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有源区结构及具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器，用于解决现有技术中的太赫兹量子级联激光器存在的增益带宽较窄，不具备宽带增益特性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种有源区结构，所述有源区结构用于太赫兹量子级联激光器，以增加所述太赫兹量子级联激光器的增益带宽，所述有源区结构包括至少三种依次叠置且具有不同太赫兹频率的有源区。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区的材料为宽增益谱的材料。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区的材料的增益谱均大于300GHz。

作为本发明的一种优选方案，所述有源区结构包括依次叠置的第一有源区、第二有源区及第三有源区三种有源区，所述第一有源区发射的电磁波频率为4.8THz～5.0THz，所述第二有源区发射的电磁波频率为4.5THz～4.7THz，所述第三有源区发射的电磁波频率为4.2THz～4.4THz。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区均包括至少一叠层结构，所述叠层结构包括依次交替叠置的GaAs材料层及Al_0.25Ga_0.75As材料层。

作为本发明的一种优选方案，所述叠层结构包括5～15个由所述GaAs材料层及所述Al_0.25Ga_0.75As材料层构成的交替周期。

作为本发明的一种优选方案，所述叠层结构由下至上第二层所述GaAs材料层为Si掺杂GaAs材料层。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区均包括20～40层所述叠层结构。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区的增益谱之间至少部分相互重叠。

作为本发明的一种优选方案，各所述有源区的增益谱相互重叠的区域不少于各所述有源区增益谱的20％。

本发明还提供一种具有带宽增益的太赫兹量子级联激光器，所述具有宽带增益的太赫兹量子级联激光器包括：

衬底；

如上述任一任意方案中所述的有源区结构，所述有源区结构位于所述衬底上；