【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體光電器件領域，尤其涉及一種具有光場調控層的氮化物半導體激光器。
技術介紹
1、激光器廣泛應用于激光顯示、激光電視、激光投影儀、通訊、醫療、武器、制導、測距、光譜分析、切割、精密焊接、高密度光存儲等領域。激光器的各類很多，分類方式也多樣，主要有固體、氣體、液體、半導體和染料等類型激光器；與其他類型激光器相比，全固態半導體激光器具有體積小、效率高、重量輕、穩定性好、壽命長、結構簡單緊湊、小型化等優點。
2、激光器與氮化物半導體發光二極管存在較大的區別：
3、1)激光是由載流子發生受激輻射產生，光譜半高寬較小，亮度很高，單顆激光器輸出功率可在w級，而氮化物半導體發光二極管則是自發輻射，單顆發光二極管的輸出功率在mw級；
4、2)激光器的使用電流密度達ka/cm2，比氮化物發光二極管高2個數量級以上，從而引起更強的電子泄漏、更嚴重的俄歇復合、極化效應更強、電子空穴不匹配更嚴重，導致更嚴重的效率衰減droop效應；
5、3)發光二極管自發躍遷輻射，無外界作用，從高能級躍遷到低能級的非相干光，而激光器為受激躍遷輻射，感應光子能量應等于電子躍遷的能級之差，產生光子與感應光子的全同相干光；
6、4)原理不同：發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結產生輻射復合發光，而激光器需要激射條件滿足才可激射，必須滿足有源區載流子反轉分布，受激輻射光在諧振腔內來回振蕩，在增益介質中的傳播使光放大，滿足閾值條件使增益大于損耗，并最終輸出激光。
7、氮化
技術實現思路
1、為解決上述技術問題之一，本專利技術提供了一種具有光場調控層的氮化物半導體激光器。
2、本專利技術實施例提供了一種具有光場調控層的氮化物半導體激光器，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層、電子阻擋層和上限制層，所述下波導層包括第一下波導層和第二下波導層，所述第一下波導層位于所述第二下波導層下方，所述第一下波導層與下限制層之間設置有第一光場調控層，所述第一下波導層與第二下波導層之間設置有第二光場調控層，所述第一下波導層、第二下波導層和第二光場調控層中均具有in元素濃度變化趨勢，所述第一下波導層中in元素濃度變化角度為0°至30°，所述第二下波導層中in元素濃度變化角度為0°至60°，所述第二光場調控層中in元素濃度變化角度為45°至90°，所述第一光場調控層中具有al元素濃度變化趨勢，所述第一光場調控層中al元素濃度變化角度為45°至90°，所述角度為沿曲線的切線傾斜角。
3、優選地，所述第一下波導層中in元素濃度變化角度≤第二下波導層中in元素濃度變化角度≤第二光場調控層中in元素濃度變化角度≤第一光場調控層中al元素濃度變化角度。
4、優選地，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有折射率系數特性，所述第一下波導層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度α為：0°≤α≤45°，所述第二下波導層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度β為：10°≤β≤45°，所述第一光場調控層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度γ為：45°≤γ≤90°，所述第二光場調控層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度θ為：45°≤θ≤90°，且α≤β≤45°≤θ≤γ≤90°。
5、優選地，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有峰值速率電場特性，所述第一下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ω為：0°≤ω≤45°，所述第二下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度δ為：10°≤δ≤45°，所述第一光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ψ為：45°≤ψ≤90°，所述第二光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ε為：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
6、優選地，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有輻射復合系數特性，所述第一下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度σ為：0°≤σ≤45°，所述第二下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度μ為：10°≤μ≤45°，所述第一光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度為：所述第二光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度ρ為：45°≤ρ≤90°，且
7、優選地，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有光吸收系數特性，所述第一下波導層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度τ為：0°≤τ≤45°，所述第二下波導層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度υ為：10°≤υ≤45°，所述第一光場調控層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度χ為：45°≤χ≤90°，所述第二光場調控層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度ζ為：45°≤ζ≤90°，且τ≤υ≤45°≤ζ≤χ≤90°。
8、優選地，所述第一光場調控層的輻射復合系數具有函數y1＝cx1+d曲線分布，第二光場調控層的輻射復合系數具有函數y2＝a+b*x2/lnx2的第四象限曲線分布，所述第一光場調控層的折射率系數具有函數y3＝ex1+f曲線分布，第二光場調控層的折射率系數具有函數y4＝g+h*x2/lnx2的第四象限曲線分布，x1為第一光場調控層往第一下波導層方向的深度，x2為第二光場調控層往第二下波導層方向的深度。
9、優選地，所述第一光場調控層和第二光場調控層中還具有靜態介電常數特性和高頻介電常數特性，所述第一光場調控層的靜態介電常數具有函數y5＝jx1+k曲線分布，第二光場調控層的靜態介電常數具有函數y6＝l+m*x2/lnx2的第四象限曲線分布，所述第一光場調控層的高頻介電常數具有函數y7＝nx1+p曲線分布，第二光場調控層的高頻介電常數具有函數y8＝q+r*x2/lnx2的第四象限曲線分布，其中，d≤f≤p≤k，a≤g≤q≤l。
10、優選地，所述第一光場調控層和第二光場調控層為ingan、inn、alingan、gan、algan、ingan/gan超晶格、ingan/alinn超晶格、ingan/algan超晶格、ingan/alingan超晶格、gan/alingan超晶格、gan/alinn超晶格、gan/algan超晶格、ingan/ingan超晶格、alingan/alingan超晶格的任意一種或任意組合或與gan的任意組合本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有光場調控層的氮化物半導體激光器，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層、電子阻擋層和上限制層，其特征在于，所述下波導層包括第一下波導層和第二下波導層，所述第一下波導層位于所述第二下波導層下方，所述第一下波導層與下限制層之間設置有第一光場調控層，所述第一下波導層與第二下波導層之間設置有第二光場調控層，所述第一下波導層、第二下波導層和第二光場調控層中均具有In元素濃度變化趨勢，所述第一下波導層中In元素濃度變化角度為0°至30°，所述第二下波導層中In元素濃度變化角度為0°至60°，所述第二光場調控層中In元素濃度變化角度為45°至90°，所述第一光場調控層中具有Al元素濃度變化趨勢，所述第一光場調控層中Al元素濃度變化角度為45°至90°，所述角度為沿曲線的切線傾斜角。
2.根據權利要求1所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層中In元素濃度變化角度≤第二下波導層中In元素濃度變化角度≤第二光場調控層中In元素濃度變化角度≤第一光場調控層中Al元素濃度變化角度。
3.根據權利要求1所述的具有
4.根據權利要求3所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有峰值速率電場特性，所述第一下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ω為：0°≤ω≤45°，所述第二下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度δ為：10°≤δ≤45°，所述第一光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ψ為：45°≤ψ≤90°，所述第二光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ε為：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
5.根據權利要求4所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有輻射復合系數特性，所述第一下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度σ為：0°≤σ≤45°，所述第二下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度μ為：10°≤μ≤45°，所述第一光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度為：所述第二光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度ρ為：45°≤ρ≤90°，且
6.根據權利要求5所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有光吸收系數特性，所述第一下波導層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度τ為：0°≤τ≤45°，所述第二下波導層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度υ為：10°≤υ≤45°，所述第一光場調控層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度χ為：45°≤χ≤90°，所述第二光場調控層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度ζ為：45°≤ζ≤90°，且τ≤υ≤45°≤ζ≤χ≤90°。
7.根據權利要求6所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一光場調控層的輻射復合系數具有函數y1＝Cx1+D曲線分布，第二光場調控層的輻射復合系數具有函數y2＝A+B*x2/lnx2的第四象限曲線分布，所述第一光場調控層的折射率系數具有函數y3＝Ex1+F曲線分布，第二光場調控層的折射率系數具有函數y4＝G+H*x2/lnx2的第四象限曲線分布，x1為第一光場調控層往第一下波導層方向的深度，x2為第二光場調控層往第二下波導層方向的深度。
8.根據權利要求7所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一光場調控層和第二光場調控層中還具有靜態介電常數特性和高頻介電常數特性，所述第一光場調控層的靜態介電常數具有函數y5＝Jx1+K曲線分布，第二光場調控層的靜態介電常數具有函數y6＝L+M*x2/lnx2的第四象限曲線分布，所述第一光場調控層的高頻介電常數具有函數y7＝Nx1+P曲線分布，第二光場調控層的高頻介電常數具有函數y8＝Q+...
【技術特征摘要】
1.一種具有光場調控層的氮化物半導體激光器，包括從下至上依次設置的襯底、下限制層、下波導層、有源層、上波導層、電子阻擋層和上限制層，其特征在于，所述下波導層包括第一下波導層和第二下波導層，所述第一下波導層位于所述第二下波導層下方，所述第一下波導層與下限制層之間設置有第一光場調控層，所述第一下波導層與第二下波導層之間設置有第二光場調控層，所述第一下波導層、第二下波導層和第二光場調控層中均具有in元素濃度變化趨勢，所述第一下波導層中in元素濃度變化角度為0°至30°，所述第二下波導層中in元素濃度變化角度為0°至60°，所述第二光場調控層中in元素濃度變化角度為45°至90°，所述第一光場調控層中具有al元素濃度變化趨勢，所述第一光場調控層中al元素濃度變化角度為45°至90°，所述角度為沿曲線的切線傾斜角。
2.根據權利要求1所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層中in元素濃度變化角度≤第二下波導層中in元素濃度變化角度≤第二光場調控層中in元素濃度變化角度≤第一光場調控層中al元素濃度變化角度。
3.根據權利要求1所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有折射率系數特性，所述第一下波導層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度α為：0°≤α≤45°，所述第二下波導層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度β為：10°≤β≤45°，所述第一光場調控層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度γ為：45°≤γ≤90°，所述第二光場調控層的折射率系數的峰值位置往下限制層的變化角度θ為：45°≤θ≤90°，且α≤β≤45°≤θ≤γ≤90°。
4.根據權利要求3所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有峰值速率電場特性，所述第一下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ω為：0°≤ω≤45°，所述第二下波導層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度δ為：10°≤δ≤45°，所述第一光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ψ為：45°≤ψ≤90°，所述第二光場調控層的峰值速率電場的谷值位置往下限制層的變化角度ε為：45°≤ε≤90°，且ω≤δ≤45°≤ε≤ψ≤90°。
5.根據權利要求4所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有輻射復合系數特性，所述第一下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度σ為：0°≤σ≤45°，所述第二下波導層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度μ為：10°≤μ≤45°，所述第一光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度為：所述第二光場調控層的輻射復合系數的峰值位置往下限制層的變化角度ρ為：45°≤ρ≤90°，且
6.根據權利要求5所述的具有光場調控層的氮化物半導體激光器，其特征在于，所述第一下波導層、第二下波導層、第一光場調控層和第二光場調控層中均具有光吸收系數特性，所述第一下波導層的光吸收系數的谷值位置往下限制層的變化角度τ為：0...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭錦堅，藍家彬，鄧和清，尋飛林，胡志勇，李曉琴，張會康，蔡鑫，黃軍，張江勇，李水清，
申請(專利權)人：安徽格恩半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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