【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體光電器件，具體涉及一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器。
技術(shù)介紹
1、激光器廣泛應(yīng)用于激光顯示、激光電視、激光投影儀、通訊、醫(yī)療、武器、制導(dǎo)、測(cè)距、光譜分析、切割、精密焊接、高密度光存儲(chǔ)等領(lǐng)域。激光器的種類很多，其分類方式也多樣，主要有固體、氣體、液體、半導(dǎo)體和染料等類型激光器；與其他類型激光器相比，全固態(tài)半導(dǎo)體激光器具有體積小、效率高、重量輕、穩(wěn)定性好、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、小型化等優(yōu)點(diǎn)。激光器與氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管存在較大的區(qū)別，1)激光是由載流子發(fā)生受激輻射產(chǎn)生，光譜半高寬較小，亮度很高，單顆激光器輸出功率可在w級(jí)，而氮化物半導(dǎo)體發(fā)光二極管則是自發(fā)輻射，單顆發(fā)光二極管的輸出功率在mw級(jí)；2)激光器的使用電流密度達(dá)ka/cm2，比氮化物發(fā)光二極管高2個(gè)數(shù)量級(jí)以上，從而引起更強(qiáng)的電子泄漏、更嚴(yán)重的俄歇復(fù)合、極化效應(yīng)更強(qiáng)、電子空穴不匹配更嚴(yán)重，導(dǎo)致更嚴(yán)重的效率衰減droop效應(yīng)；3)發(fā)光二極管自發(fā)躍遷輻射，無外界作用，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)的非相干光，而激光器為受激躍遷輻射，感應(yīng)光子能量應(yīng)等于電子躍遷的能級(jí)之差，產(chǎn)生光子與感應(yīng)光子的全同相干光；4)原理不同：發(fā)光二極管為在外界電壓作用下，電子空穴躍遷到量子阱或p-n結(jié)產(chǎn)生輻射復(fù)合發(fā)光，而激光器需要激射條件滿足才可激射，必須滿足有源區(qū)載流子反轉(zhuǎn)分布，受激輻射光在諧振腔內(nèi)來回振蕩，在增益介質(zhì)中的傳播使光放大，滿足閾值條件使增益大于損耗，并最終輸出激光。
2、氮化物半導(dǎo)體激光器存在以下問題：光束質(zhì)量傳播因子為激光光束束腰與遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的乘積，描述光
3、因此，本專利技術(shù)提供一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器用于解決上述
技術(shù)介紹
提出的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述
技術(shù)介紹
所提出的問題，本專利技術(shù)的目的是：旨在提供一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，能夠提升光束質(zhì)量因子和光束會(huì)聚。
2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，從下至上依次包括襯底、下限制層、下波導(dǎo)層、有源層、上波導(dǎo)層、電子阻擋層和上限制層，所述下限制層包括第一下限制層、第二下限制層和第三下限制層，所述第一下限制層和第三下限制層為algan、gan、alingan、alinn的任意一種或任意組合，第二下限制層為ingan、alingan、alinn的任意一種或任意組合；所述第一下限制層和第二下限制層之間具有第一光束質(zhì)量調(diào)控層，所述第二下限制層和第三下限制層之間具有第二光束質(zhì)量調(diào)控層，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層和第二光束質(zhì)量調(diào)控層組成光束質(zhì)量調(diào)控層。
4、進(jìn)一步限定，所述第一下限制層和第三下限制層的al元素濃度往襯底方向呈緩變趨勢(shì)，緩變角度為0～30°；所述第二下限制層的in元素濃度峰值位置往襯底方向呈驟變趨勢(shì)，驟變角度為15～60°；所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層的in元素濃度峰值位置往襯底方向呈驟變下降趨勢(shì)，驟變下降角度為45～90°，al元素濃度濃度谷值位置往襯底方向呈驟變上升趨勢(shì)，驟變上升角度為30～60°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層的in元素濃度谷值位置往襯底方向呈驟變上升趨勢(shì)，驟變上升角度為45～90°，al元素濃度濃度峰值位置往襯底方向呈驟變下降趨勢(shì)，驟變下降角度為30～60°；所述角度為沿曲線的切線傾斜角；
5、所述第一下限制層al元素濃度的緩變角度≤第三下限制層al元素濃度的緩變角度≤第二下限制層的in元素濃度的驟變下降角度≤第二光束質(zhì)量調(diào)控層的al元素濃度濃度的驟變下降角度≤第一光束質(zhì)量調(diào)控層的al元素濃度濃度的驟變上升角度≤第二光束質(zhì)量調(diào)控層的in元素濃度的驟變上升角度≤第一光束質(zhì)量調(diào)控層的in元素濃度的驟變下降角度。
6、進(jìn)一步限定，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層的折射率峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層的折射率谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為β，其中：0°≤β≤45°；
7、所述第二下限制層的折射率峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為γ，其中：45°≤γ≤90°；所述第一下限制層的折射率往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌?，角度為θ，其中?°≤θ≤30°；
8、所述第三下限制層的折射率往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌?，角度為φ，其中?°≤φ≤30°；第三下限制層的折射率緩變角度≤第一下限制層的折射率緩變角度≤第二下限制層的折射率的驟變下降角度≤第二光束質(zhì)量調(diào)控層的折射率的驟變上升角度≤第一光束質(zhì)量調(diào)控層的折射率的驟變下降角度。
9、進(jìn)一步限定，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為δ，其中：0°≤δ≤45°；
10、所述第二下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ψ，其中：45°≤ψ≤90°；所述第一下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌?，角度為ε，其中?°≤ε≤30°；所述第三下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌龋嵌葹棣?，其中?°≤σ≤30°；
11、第三下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)緩變角度≤第一下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)緩變角度≤第二下限制層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的驟變下降角度≤第二光束質(zhì)量調(diào)控層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的驟變上升角度≤第一光束質(zhì)量調(diào)控層的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的驟變下降角度。
12、進(jìn)一步限定，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層的極化光學(xué)聲子能量的谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為μ，其中：45°≤μ≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層的極化光學(xué)聲子能量的峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ρ，其中：0°≤ρ≤45°；
13、所述第二下限制層的極化光學(xué)聲子能量的谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為τ，其中：45°≤τ≤90°；所述第一下限制層的極化光學(xué)聲子能量往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌?，角度為υ，其中?°≤υ≤30°；所述第三下限制層的極化光學(xué)聲子能量往襯底方向?yàn)榫徸兘嵌龋嵌葹棣郑渲校?°≤χ≤30°；
14、第三下限制層的極化光學(xué)聲子能量緩變角度≤第一下限制層的極化光學(xué)聲子能量緩變角度≤第二下限制層的極化光學(xué)聲子能量的驟變上升角度≤第二光束質(zhì)量調(diào)控層的極化光學(xué)聲子能量的驟變下降角度≤第一光束質(zhì)量調(diào)控層的極化光學(xué)聲子能量的驟變上升角度。
15、進(jìn)一步限定，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層的縱向聲速的谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為κ，其中：45°≤κ≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層的縱向聲速的峰本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，從下至上依次包括襯底(100)、下限制層(101)、下波導(dǎo)層(102)、有源層(103)、上波導(dǎo)層(104)、電子阻擋層(105)和上限制層(106)，其特征在于：所述下限制層(101)包括第一下限制層(101a)、第二下限制層(101b)和第三下限制層(101c)，所述第一下限制層(101a)和第三下限制層(101c)為AlGaN、GaN、AlInGaN、AlInN的任意一種或任意組合，第二下限制層(101b)為InGaN、AlInGaN、AlInN的任意一種或任意組合；所述第一下限制層(101a)和第二下限制層(101b)之間具有第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)，所述第二下限制層(101b)和第三下限制層(101c)之間具有第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)和第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)組成光束質(zhì)量調(diào)控層(107)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一下限制層(101a)和第三下限制層(101c)的Al元素濃度往襯底(100)方向呈
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的折射率峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的折射率谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為β，其中：0°≤β≤45°；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)峰值位置往襯底(100)方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的谷值位置往襯底(100)方向的上升角度為驟變上升角度，角度為δ，其中：0°≤δ≤45°；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的極化光學(xué)聲子能量的谷值位置往襯底(100)方向的上升角度為驟變上升角度，角度為μ，其中：45°≤μ≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的極化光學(xué)聲子能量的峰值位置往襯底(100)方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ρ，其中：0°≤ρ≤45°；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的縱向聲速的谷值位置往襯底(100)方向的上升角度為驟變上升角度，角度為κ，其中：45°≤κ≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的縱向聲速的峰值位置往襯底(100)方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ζ，其中：0°≤ζ≤45°；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的折射率驟變的下降角度、擊穿場(chǎng)強(qiáng)的驟變下降角度、極化光學(xué)聲子能量的驟變上升角度、縱向聲速的驟變上升角度具有如下關(guān)系：45°≤μ≤κ≤α≤ω≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的折射率驟變的上升角度、擊穿場(chǎng)強(qiáng)的驟變上升角度、極化光學(xué)聲子能量的驟變下降角度、縱向聲速的驟變下降角度具有如下關(guān)系：45°≤ρ≤ζ≤β≤δ≤90°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的折射率分布具有函數(shù)y＝A*ex/lnx+B曲線分布，第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的折射率分布具有函數(shù)y＝C*lnx/ex+D曲線分布；所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)分布具有函數(shù)y＝E*ex/lnx+F曲線分布，第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)分布具有函數(shù)y＝G*lnx/ex+H曲線分布；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，從下至上依次包括襯底(100)、下限制層(101)、下波導(dǎo)層(102)、有源層(103)、上波導(dǎo)層(104)、電子阻擋層(105)和上限制層(106)，其特征在于：所述下限制層(101)包括第一下限制層(101a)、第二下限制層(101b)和第三下限制層(101c)，所述第一下限制層(101a)和第三下限制層(101c)為algan、gan、alingan、alinn的任意一種或任意組合，第二下限制層(101b)為ingan、alingan、alinn的任意一種或任意組合；所述第一下限制層(101a)和第二下限制層(101b)之間具有第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)，所述第二下限制層(101b)和第三下限制層(101c)之間具有第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)，所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)和第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)組成光束質(zhì)量調(diào)控層(107)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一下限制層(101a)和第三下限制層(101c)的al元素濃度往襯底(100)方向呈緩變趨勢(shì)，緩變角度為0～30°；所述第二下限制層(101b)的in元素濃度峰值位置往襯底(100)方向呈驟變趨勢(shì)，驟變角度為15～60°；所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的in元素濃度峰值位置往襯底(100)方向呈驟變下降趨勢(shì)，驟變下降角度為45～90°，al元素濃度濃度谷值位置往襯底(100)方向呈驟變上升趨勢(shì)，驟變上升角度為30～60°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的in元素濃度谷值位置往襯底(100)方向呈驟變上升趨勢(shì)，驟變上升角度為45～90°，al元素濃度濃度峰值位置往襯底(100)方向呈驟變下降趨勢(shì)，驟變下降角度為30～60°；所述角度為沿曲線的切線傾斜角；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的折射率峰值位置往襯底方向的下降角度為驟變下降角度，角度為α，其中：45°≤α≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的折射率谷值位置往襯底方向的上升角度為驟變上升角度，角度為β，其中：0°≤β≤45°；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)量調(diào)控層(107a)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)峰值位置往襯底(100)方向的下降角度為驟變下降角度，角度為ω，其中：45°≤ω≤90°；所述第二光束質(zhì)量調(diào)控層(107b)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)的谷值位置往襯底(100)方向的上升角度為驟變上升角度，角度為δ，其中：0°≤δ≤45°；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光束質(zhì)量調(diào)控層的氮化物半導(dǎo)體激光器，其特征在于：所述第一光束質(zhì)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭錦堅(jiān)，尋飛林，藍(lán)家彬，蔡鑫，陳婉君，李曉琴，胡志勇，曹軍，鐘志白，張江勇，李水清，闞宏柱，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安徽格恩半導(dǎo)體有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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