苏州纳米所中红外宽谱光源阵列研究获进展

近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子旸课题组与中国科学院半导体研究所刘峰奇、王占国实验室合作研制出中红外宽谱光源阵列。

中红外光源在大气通信、空间遥感、化学检测、医疗诊断等领域有着重要应用。中红外宽谱光源基于半导体量子级联材料，光源的有源层由30个重复的级联周期组成，各周期之间通过低掺杂的n型InGaAs分隔开。

据了解，研究人员设计的有源区能带结构采用了双声子共振结构，一个周期的有源区包含四个耦合的应变补偿In_0．678Ga_0．322As／In_0．365Al_0．635As量子阱。这种结构通过两次光学声子辅助弛豫来实现更高效的低能级载流子抽运，从而增大粒子数反转，提高自发辐射效率。使用这种材料结构的宽谱光源具有阈值电流密度更低、输出功率更高等优势。

为获得抑制激射实现超辐射发光所需要的低反射率（小于10^－6），中红外宽谱光源器件尺寸一般比较大，因此很难制备成集成的器件阵列结构。

为了解决这个问题，研究人员设计出一种宽谱光源器件波导结构，这是一种双沟道脊型分段波导器件结构，由直条端、倾斜条形区、J型波导三部分组成。这种波导结构通过两次反射率的突变，利用比较小的器件尺寸就满足了低反射率的要求。基于这一结构，研究人员制备了一系列宽谱光源阵列，得到了室温连续输出功率2．4mW，谱宽199cm^－1，远场发散角20°。

相关研究成果已发表在Optics Letters上。