可调谐 InGaN 激光二极管所实现的周期开缝结构的单模 InGaN 激光器,为通过二次谐波产生来传输远紫外光,提供了一种前景可观的光源。大阪大学的研究人员宣称,已成功研制出基于 InGaN 的可调谐平面内单模激光器。该团队表明,他们的器件或许是采用二次谐波产生的远紫外光源的关键组成部分,能够在 210 纳米与 230 纳米之间进行发射。
近来,这种短波长光谱域中的发射,因能提供在不危害人体的情况下实现病毒激活和细菌消毒的作用,而引发了人们的高度关注。当下,于远紫外的这一区域实现紧凑光源,对于 LED 和激光二极管而言是难以达成的,这使得波长转换成为一种颇具吸引力的替代之选。这能够通过运用在约 405nm 处发射的激光器泵浦 SrB4O7 非线性晶体来实现,该激光器具有可精确调节的波长,以确保达到最佳的二次谐波产生效果。
来自大阪的工程师正在借助一种新颖的激光架构来满足这一需求,此架构具有开槽设计,并且能够运用简单的工艺进行生产。开槽单模激光器并非新生事物,然而先前的变体仅在近红外波段产生发射。利用具有窄脊有源通道和充当极其高阶表面分布布拉格反射光栅的周期开槽结构的 InGaN 器件,实现了约 405nm 的可调谐激光。通过这样的设计,将电流注入到开槽信道中能够实现波长的调谐,这是由与温度升高相关联的布拉格波长变化所导致的。由于开槽信道的表现类似于半导体光放大器,所以从开槽信道侧获取激光输出。
将高反射涂层施加到背面,以削减阈值电流并增强输出功率,并且将抗反射涂层添加到前面,以防止出现虚假激光。为了生产其可调谐激光器,该团队采用了 30 kV 电子束写入系统,为具有 InGaN 多量子阱的外延片中 750µm 长的有源通道和 250µm 长的槽道定义 2µm 宽的条纹抗蚀剂图案。通过蒸发和剥离工艺添加 Ni/Au p 电极和具有薄铬粘合层的 SiO2 掩模。
下一步涉及通过电感耦合等离子体反应离子刻蚀,去除 SiO2 掩模外部的 p 接触和上包层激光器。随后进行各向异性湿法蚀刻,以在槽中获得平滑且垂直的 m 平面侧壁。为了完成激光器的制造,该团队首先通过等离子体增强 CVD 添加 SiO2 绝缘体层;在蚀刻掉 p 电极上的 SiO2 绝缘体层和剩余的 SiO2 掩模之前,暴露负光致抗蚀剂,以仅去除 p 电极上的所述抗蚀剂;对芯片进行退火;以及添加 p 型和 n 型电极。劈开从而创建了两个端面,有源通道和开槽通道的长度分别为 700µm 和 200µm。工程师在通过导电环氧树脂将激光器安装在铜散热器上之前,用 Al2O3 抗反射涂层涂覆前端面,用 Al3O3/Ag/Au 高反射率涂层涂覆后端面。
永霖光电-UVSIS-UVLED紫外线应用专家-独家发布