一种可调谐衬底发射量子级联激光器阵列器件

摘要

本发明公开了一种可调谐衬底发射量子级联激光器阵列器件，包括：衬底；衬底上表面依次生长的下波导层、下限制层、有源区、上限制层、上波导层、盖层以及高掺层；阵列器件，其包含多个DFB激光器单元，每个DFB激光器单元具有脊型波导结构，脊上面的高掺层上具有二级取样布拉格光栅结构，不同布拉格光栅具有不同取样周期；二氧化硅层，覆盖整个脊型波导结构的表面区域；正面电极层，生长在二氧化硅层上面及布拉格光栅上面；电隔离沟，位于阵列器件中两个相邻的DFB激光器的脊型波导结构之间；背面金属电极层，生长在衬底的下表面；出光窗口，位于衬底的下表面，阵列器件中的每个DFB激光器单元的脊型波导均对应一个出光窗口。

主权项

一种可调谐衬底发射量子级联激光器阵列器件，其特征在于，包括，一衬底，其上依次生长有下波导层、下限制层、有源区、上限制层、上波导层、梯度掺杂盖层和高掺层；一阵列器件，其包含多个DFB激光器单元，每个DFB激光器单元具有脊型波导结构，脊两侧的双沟腐蚀至有源区的下表面，脊上面的高掺层上刻蚀有二级布拉格取样光栅结构，不同DFB激光器单元脊型波导结构上面的二级布拉格取样光栅具有不同的取样周期；一二氧化硅层，其覆盖了整个脊型波导结构的表面区域；一正面电极层，其生长在二氧化硅层的上面及所述二级布拉格取样光栅上面；一电隔离沟，其位于阵列器件两个相邻的DFB激光器单元的脊型波导之间；一背面金属电极层，其生长在衬底的下表面；一出光窗口，其位于衬底下表面未被背面金属电极层覆盖的位置，每个DFB激光器单元的脊型波导均对应一个出光窗口；其中，阵列器件前后腔面蒸镀高反膜，形成完整的量子级联激光器阵列器件；其中，所述二级布拉格取样光栅结构如下形成：先制备普通二级DFB光栅掩模图形；第二步，在第一步的普通DFB光栅掩模图形的基础上采用取样光刻板进行采样曝光，获得所述二级布拉格取样光栅结构的掩膜图形；所述二级布拉格取样光栅结构的设计原理遵循如下公式：2n_effΛ＝2λ₀                     (1) Δλ＝λ₊₁‑λ₀＝λ₀²/(2n_effZ)               (2) 其中，λ₀为所述普通二级DFB光栅的波长，n_eff为波导区有效折射率，Λ为普通二级DFB光栅周期；λ₊₁为所述取样光栅的波长，Z为取样光栅的取样周期。