[发明专利]一种用于多波长边发射半导体激光器的外延结构

说明书

本发明提供一种用于多波长边发射半导体激光器的外延结构，主要解决现有多波长激光器光路复杂、结构复杂以及成本较高的问题。该外延结构包括由下至上依次设置的N型衬底、出射波长为λ1的量子阱单元、第一陷阱隧道结、出射波长为λ2的量子阱单元、第二陷阱隧道结、出射波长为λ3的量子阱单元和P型接触层；第一陷阱隧道结用于调制出射波长为λ1的量子阱单元、出射波长为λ2的量子阱单元激射的光场；第二陷阱隧道结用于调制出射波长为λ2的量子阱单元、出射波长为λ3的量子阱单元激射的光场；第一陷阱隧道结和第二陷阱隧道结均包括由下至上依次设置的P型陷阱层、P型重掺杂层、N型重掺杂层和N型陷阱层。

技术领域

本发明属于半导体激光器领域，具体涉及一种用于多波长边发射半导体激光器的外延结构。

背景技术

随着激光器技术的发展，激光器在各个领域得到充分的应用。尤其是半导体激光器，由于其体积小、效率高、易集成及免维护等特点，已经广泛应用于材料加工、医疗美容、激光雷达和航天航空等领域。但在很多应用和研究中，如激光共聚焦扫描显微镜、共焦显微拉曼、流式细胞仪及光遗传等领域，单一波长的激光器已经无法满足需求，需要多波长激光器。

常规的半导体激光器为单一波长，如果在应用中需要多种波长的激光器，需要将不同波长的芯片封装在一起，然后再通过设计光路进行光束耦合，将不同波长的激光耦合到光线内输出。

目前在多波长激光器的应用和研究中，均使用多个不同波长的单一波长半导体激光芯片耦合而成，因使用了多个不同波长的半导体激光器芯片，需要设计复杂的光路，同时使用较多的透镜，多种芯片和各种透镜的使用大大提高了应用和研究的成本。

发明内容

本发明的目的是解决现有多波长激光器光路复杂、结构复杂以及成本较高的问题，提供一种用于多波长边发射半导体激光器的外延结构。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案是：

一种用于多波长边发射半导体激光器的外延结构，包括由下至上依次设置的N型衬底、出射波长为λ1的量子阱单元、第一陷阱隧道结、出射波长为λ2的量子阱单元、第二陷阱隧道结、出射波长为λ3的量子阱单元和P型接触层；出射波长为λ1的量子阱单元、出射波长为λ2的量子阱单元通过第一陷阱隧道结串联，第一陷阱隧道结用于调制出射波长为λ1的量子阱单元、出射波长为λ2的量子阱单元激射的光场；出射波长为λ2的量子阱单元、出射波长为λ3的量子阱单元通过第二陷阱隧道结串联，第二陷阱隧道结用于调制出射波长为λ2的量子阱单元、出射波长为λ3的量子阱单元激射的光场；所述第一陷阱隧道结和第二陷阱隧道结均包括由下至上依次设置的P型陷阱层、P型重掺杂层、N型重掺杂层和N型陷阱层；其中N型陷阱层和N型重掺杂层共同作用，将位于其上方的量子阱单元激射出的高阶模限制在N型陷阱层中，同时与P型重掺杂层作用，形成隧穿效应；P型重掺杂层与P型陷阱层共同作用，将位于其下方的量子阱单元激射出的高阶模限制在P型陷阱层中，同时与N型重掺杂层作用，形成隧穿效应，连接上下两个量子阱单元。

进一步地，出射波长为λ1的量子阱单元的激射波长为755nm，出射波长为λ2的量子阱单元的激射波长为808nm；出射波长为λ3的量子阱单元的激射波长为1064nm。

进一步地，出射波长为λ1的量子阱单元包括由下至上依次设置的N-Al_x1GaAs层、U-Al_x2GaAs层、In_x3Al_x4GaAs层、U-Al_x2GaAs层、P-Al_x1GaAs层。

进一步地，出射波长为λ2的量子阱单元包括由下至上依次设置的N-Al_y1GaAs层、U-Al_y2GaAs层、In_y3Al_y4GaAs层、U-Al_y2GaAs层、P-Al_y1GaAs层。