MOCVD生长的中红外高功率量子级联激光器

量子级联激光器(QCL)是中远红外波段的优质光源,具有体积小、重量轻、电光转化效率高等诸多优势,在传感、通信和国防等领域有重要的应用前景.金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术作为更高效的外延方式,应发展适用于QCL的MOCVD外延生长技术以满足快速增长的市场需求.本文报道了全结构由MOCVD技术外延的QCL,通过将传统的"双声子共振"有源区结构修订为"单声子共振结合连续态抽取"结构,减少了电子的热逃逸,改善了器件的温度特性.针对该结构,进一步改变了有源区的掺杂浓度,并对比了不同掺杂浓度对器件性能的影响.腔长8 mm、平均脊宽约6.7 μm的较高掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达3.43 W,中心波长约4.6 μm,电光转化效率达13.1%;8 mm腔长的较低掺杂有源区器件在20℃下连续输出功率达2.73 W,中心波长约4.5 μm,阈值电流仅0.56 A,峰值电光转化效率达15.6%.器件的输出功率和电光转化效率较之前文献报道的MOCVD制备的QCL有明显提高.该结果表明,MOCVD完全具备生长高功率QCL的能力,这对推动QCL的技术进步具有重要意义.