近日，国际半导体产业杂志Semiconductor Today报道了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中红外宽谱光源阵列的最新成果。该成果发表在Optics Letters上。
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。研究人员所设计的有源区能带结构如图1所示，它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
0.678
Ga
0.322
As/In
0.365
Al
0.635
As
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。
为了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
。
研究人员
所设计的
宽谱
光源器件
波导
结构如图
2所示
，
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
2.4
mW，谱宽
199
cm
-1
，
远场发散角
20°
。
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。该工作得到国家重点研发计划和自然科学基金的资助支持。
