[发明专利]基于TiS3

说明书

本发明公开了一种基于TiS₃的垂直腔面激光器，包括上DBR、下DBR以及设置于上DBR和下DBR之间的有源层，所述有源层采用TiS₃，所述上DBR和下DBR之间的微腔的厚度为1.74μm~2.44μm，激光器的发光波长λ=1260~1360nm。本发明利用TiS₃与特定DBR微腔耦合，可实现O波段的垂直腔面激光器。

技术领域

本发明是关于一种光电器件，特别是关于一种基于TiS₃的垂直腔面激光器及其制作方法。

背景技术

近年来，国家大力发展5G通信，而一张高质量的承载网络是5G广泛应用的有力支撑，多分复用（WDM）技术是5G前传的关键性技术。随着5G建设规模的不断提高，对前传系统的可靠性、可维护性、可扩展性都提出了更严苛的要求，基于此，O波段的优势便逐渐体现出来，O波段包含着1260~1360 nm波长范围的光，由于其色散导致的信号失真小，损耗低而被应用于光通信，而且O波段能够完美匹配5G的前传需求。基于此，O波段激光器的发展也成为了各领域的关注热点。

2017年，南京工业大学先进材料研究院黄维院士课题组与新加坡南洋理工大学于霆教授的合作团队合作，采用二维半导体材料二硫化钨(WS₂)作为增益介质并利用超薄的垂直谐振腔结构，在光泵下实现了室温低阈值连续的激光发射。技术上，二维半导体材料原子级平坦的特性以及易于制备和转移的优势使得二维半导体激活的垂直腔面发射激光器制备与当前成熟的半导体单片集成工艺非常兼容。但是基于WS₂的VCSEL仅能实现可见波段的激光。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiS₃的垂直腔面激光器及其制作方法，以解决现有技术中基于WS₂的VCSEL仅能实现可见波段的激光的问题。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种基于TiS₃的垂直腔面激光器，包括上DBR、下DBR以及设置于上DBR和下DBR之间的有源层，

所述有源层采用TiS₃，

所述上DBR和下DBR之间的微腔的厚度为1.74 μm ~2.44 μm ，

激光器的发光波长λ=1260~1360nm。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述上DBR和有源层之间设置有上包覆层，所述上包覆层的厚度为3λ/2n₁，n₁为上包覆层的折射率；和/或所述下DBR和有源层之间设置有下包覆层，所述下包覆层的厚度为λ/2n₂，n₂为下包覆层的折射率。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述上包覆层和下包覆层的折射率小于有源层的折射率。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述上包覆层和下包覆层的材质为SiO₂或MgF₂。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述上DBR和下DBR为SiO₂/TiO₂材料交替组成。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述上DBR和下DBR的每个周期中，SiO₂材料层的厚度为235nm，TiO₂材料层的厚度为138nm，所述上DBR和下DBR的周期数分别为6和5，所述上DBR和下DBR之间的微腔的厚度为1.74 μm~2.38 μm。