采用金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積法生長的8.2 um量子級聯(lián)激光器的室溫連續(xù)波操作舞蔽。激光器被加工成雙通道脊?fàn)畈▽?dǎo)荣病，表面鍍有厚厚的電鍍金。在300 K時(shí)測量到的連續(xù)波輸出功率為5.3 mW渗柿，閾值電流密度為2.63 kA cm2个盆。室溫下的測量增益接近理論設(shè)計(jì)，這使得激光器能夠克服相對較高的波導(dǎo)損耗朵栖。
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無橫向再生的MOCVD室溫連續(xù)波量子級聯(lián)激光器設(shè)計(jì)和制造
量子級聯(lián)（QC）激光器是一種很有前途和影響力的中紅外光源混槐，在化學(xué)傳感编兄、無線通信和對抗措施等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。自1994年首次演示以來声登，通過改進(jìn)激光設(shè)計(jì)狠鸳，材料生長和包裝揣苏，不斷顯著地改進(jìn)了QC激光器的性能。到目前為止件舵，使用固體源分子束外延（MBE）或氣源MBE生長的波長為9.1和4-6 um的QC激光器已經(jīng)證明了室溫連續(xù)波（CW）操作卸察，這是緊湊型非低溫激光源的重要里程碑。金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）zui近引起了人們的研究興趣铅祸，因?yàn)樗枪I(yè)界第1選擇的技術(shù)坑质，并且在QC激光器的商業(yè)化方面有前景。據(jù)報(bào)道临梗，MOCVD是一種高性能的QC激光生長技術(shù)涡扼，首先采用低閾值脈沖操作，zui近盟庞，MOCVD生長的7.2 m QC激光器和MOCVD生長的5.1 m應(yīng)變QC激光器使用埋藏異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行室溫連續(xù)操作吃沪。在這封信中，我們報(bào)告了一個(gè)mocvd生長的室溫連續(xù)波QC激光器異質(zhì)結(jié)構(gòu)什猖。該激光器被加工成雙通道脊?fàn)畈▽?dǎo)票彪，頂部鍍有厚厚的電鍍金，從而省去了更復(fù)雜的橫向InP再生步驟不狮。
圖1.(a)基于雙聲子共振的具有四量子阱有源區(qū)的8.2-_x0016_m QC激光器的導(dǎo)帶圖的一部分和相關(guān)波函數(shù)的模平方降铸。施加51kv /cm的電場。箭頭表示激光躍遷摇零。(b)基模強(qiáng)度分布圖垮耳、層結(jié)構(gòu)分布圖和所用介質(zhì)波導(dǎo)折射率實(shí)部分布圖。
激光主動式區(qū)域基于雙聲子共振設(shè)計(jì)遂黍≈辗穑活躍區(qū)和注入器一個(gè)周期的層序?yàn)?4/18/9/57/11/54/12/45/25/34/14/33/13/32/15/31/19/29/23/27/ 25/27，其中in Al As勢壘層為粗體雾家，in Ga As井層為粗體铃彰，n摻雜層（cm）為下劃線。電子能帶圖如圖1(a)所示芯咧。第4和第3能級之間的激光躍遷能量設(shè)計(jì)為154兆電子伏牙捉，能級1、2和3每一級之間相隔大約一個(gè)光聲子能量敬飒。3級與下一個(gè)下游注入器基態(tài)（147 meV）之間相對較大的能量間隔旨在抑制熱回填效應(yīng)邪铲。上能級的壽命設(shè)計(jì)為ps，下能級的壽命設(shè)計(jì)為2.11ps无拗，偶極矩陣元為1.8 nm带到。
35個(gè)周期作為有源核心，夾在兩個(gè)0.5 m厚的n摻雜（cm） In Ga as層之間英染。上層包層由2 m厚的n摻雜（1 cm） InP和1 m厚的n摻雜（cm） InP帽層組成揽惹。計(jì)算得到的基模強(qiáng)度分布圖如圖1(b)所示被饿。計(jì)算得到波導(dǎo)損耗為6.6 cm，約束系數(shù)為0.67搪搏。
采用常規(guī)濕化學(xué)蝕刻技術(shù)制備了雙通道脊波導(dǎo)激光器狭握。沉積0.3 m厚的硅氮層用于側(cè)壁保溫。在頂部接觸處蒸發(fā)Ti-Au （30/300 nm）后疯溺，在激光脊周圍鍍上一層m厚的金層论颅，以實(shí)現(xiàn)有效的傳熱。為了便于切割囱嫩，在厚的電鍍金層中留下了小的間隙恃疯。晶圓減薄至150 m后，背面的Ge-Au （15/300 nm）接觸蒸發(fā)挠说。激光被安裝在一個(gè)銅底座上澡谭，用In焊料和電線粘合愿题。zui后损俭，背面是高反射（HR）涂層的SiO -Ti-Au-SiO （400/15/100/100 nm）。
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