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CN114498300B - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

半导体激光装置包括：具有至少一个第一量子点层(242)和至少一个第二量子点层(243)的激活层(24)，第二量子点层(243)比第一量子点层(242)具有更长的发射波长。活性层(24)的增益光谱在分别对应于第一量子点层(242)的发射波长和第二量子点层(243)的发射波长的第一波长和长于第一波长的第二波长处具有最大值。将第一波长处的增益光谱最大值定义为第一最大值，将第二波长处的增益光谱最大值定义为第二最大值。第一最大值大于第二最大值。

Description

半导体激光装置
技术领域
本公开涉及一种包括量子点层的半导体激光装置。
背景技术
在使用SOA(半导体光放大器)的半导体激光装置中，提出了一种通过量子点层对电子进行三维约束并在活性层附近掺杂p型杂质从而在宽温度范围内获得高输出功率的方法。
这种半导体激光装置通常具有增益在一个波长处达到峰值的特性。当环境温度变化时，增益峰值不会发生显著变化，但增益在峰值处的波长会发生显著变化。因此，当工作波长固定时，由于温度变化引起的输出波动变大。
对此，在专利文献1中，通过使用具有不同发射波长的多个量子点层来获得具有平坦峰值的增益特性。取峰值的波长段对应于工作温度范围内的波长偏移量，从而减小由于温度变化引起的增益波动。
[专利文献1]JP 2008-244235 A
发明内容
然而，如果量子点的状态密度不是完全离散的，则增益峰值随温度而波动，因此，当工作波长固定时，输出波动很大。此外，可能很难完全离散量子点的状态密度。因此，即使当增益峰值随温度而波动时，也需要一种减少在工作波长处的增益波动的方法。
鉴于上述各点，本公开的目的是提供一种能够减少由于温度变化引起的增益波动的半导体激光器。
为了实现上述目的，半导体激光装置包括：具有至少一个第一量子点层和至少一个第二量子点层的激活层，其中第二量子点层比第一量子点层具有更长的发射波长。活性层的增益光谱在对应于第一量子点层的发射波长和第二量子点层的发射波长的第一波长和第二波长处具有最大值，其中第二波长大于第一波长。将第一波长处增益光谱的最大值定义为第一最大值，将第二波长处增益光谱的最大值定义为第二最大值。第一最大值大于第二最大值。
如上所述，当短波长侧的第一最大值大于长波长侧的第二最大值时，由于温度变化引起的增益变化在某些波段中变小。因此，可以减小由于温度变化引起的增益波动。
该特征可以是包括用于产生激光的光源的半导体激光装置。该光源包括激活层，激活层包括具有第一量子点的至少一个第一量子点层和具有第二量子点的至少一个第二量子点层。第二量子点的尺寸大于第一量子点的尺寸。第一量子点层的层数大于第二量子点层的层数。
通过以这种方式使第二量子点的尺寸大于第一量子点的尺寸，第二量子点层的发射波长变得大于第一量子点层的发射波长。此外，通过增加第一量子点层的层数至大于第二量子点层的层数，活性层的增益光谱中第一量子点层在发射波长处的最大值变得大于第二量子点层在发射波长处的最大值。这样，在某些波段内，由于温度引起的增益变化变小。因此，可以减小由于温度变化引起的增益波动。
该特征可以是包括用于产生激光的光源的半导体激光装置。该光源包括活性层，活性层包括具有第一量子点的第一量子点层和具有第二量子点的第二量子点层。第二量子点的尺寸大于第一量子点的尺寸。第一量子点层中第一量子点的密度大于第二量子点层中第二量子点的密度。
通过以这种方式使第二量子点的尺寸大于第一量子点的尺寸，第二量子点层的发射波长变得大于第一量子点层的发射波长。此外，通过将第一量子点层中的第一量子点的密度增加到大于第二量子点层中的第二量子点的密度，活性层的增益光谱中第一量子点层在发射波长处的最大值变得大于第二量子点层在发射波长处的最大值。这样，在某些波段内，由于温度引起的增益变化变小。因此，可以减小由于温度变化引起的增益波动。
附加到每个部件等的括号中的附图标记指示该部件等与下面的实施例中描述的特定部件等之间的对应关系的示例。
附图说明
通过参考附图进行的以下详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1是示出根据第一实施例的半导体激光装置的配置的图；
图2是图1所示的SOA的横截面图；
图3是图2所示的活性层的横截面图；
图4是活性层的增益光谱；
图5是示出增益随温度变化的图；
图6是室温和低温下的增益光谱；
图7是室温和高温下的增益光谱；
图8是比较示例中从-20℃至105℃的增益光谱；
图9是比较示例中从-20℃至105℃的增益强度；
图10是第一实施例中从-20℃至105℃的增益光谱；
图11是第一实施例中从-20℃至105℃的增益强度；
图12是用于说明进一步减小增益波动的方法的图；
图13是根据第二实施例的活性层的横截面图；
图14是根据第三实施例的活性层的增益光谱；
图15是用于说明第三实施例中增益波动的减小的图；和
图16是用于说明进一步减小增益波动的方法的图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本公开的实施例。在以下实施例中，相同或等同部分由相同的附图标记表示。
(第一实施例)
下面描述第一实施例。如图1所示，本实施例的半导体激光装置1包括SOA 2和波长选择单元3。半导体激光装置1应用于例如激光雷达或LiDAR(激光探测及测距)。SOA 2和波长选择单元3例如通过半导体工艺加工半导体衬底(未示出)而形成。
SOA 2是一种产生激光的光源。如图2所示，SOA 2包括下电极21、衬底22、下覆层23、活性层24、上覆层25、接触层26和上电极27的堆叠结构。注意，图1仅示出了SOA 2的下覆层23、活性层24和上覆层25。
如图2所示，使下电极21与衬底22的后表面侧，即与下覆层23相反的那侧接触。衬底22由例如GaAs衬底制成。下覆层23由n型AlGaAs等制成。活性层24形成在下覆层23的上表面上。活性层24的细节将在后面描述。
上覆层25形成在活性层24的上表面上，并且由例如AlGaAs制成。接触层26用于与上电极27接触，并且形成在上覆层25的上表面上。接触层26由例如GaAs制成。
上电极27形成在接触层26的上表面上。形成凹部28以穿透上电极27和接触层26并到达上覆层25的表面层，并且SOA 2具有台形结构，其中上电极27和接触层26在凹部28以外的位置突出。
通过在以这种方式配置的SOA 2中的上电极27和下电极21之间施加产生预定电位差的电压，产生激光振荡，并且从活性层24的端面发射激光。
波长选择单元3选择半导体激光装置1的工作波长，并包括标准具滤波器31和镜32，如图1所示。标准具滤波器31仅传输预定波长。标准具滤波器31被布置成使从活性层24发射的光入射，并且如图1中的箭头A1所示，通过标准具滤波器31传输的光入射到镜32上。
镜32被布置成将从标准具滤波器31入射的光反射到标准具滤波器31。如箭头A2所示，镜32反射的光穿过标准具滤波器31进入活性层24，并从与标准具滤波器31和镜32相反的活性层24端面发射。通过设计标准具滤波器31，可以通过调整传输光的波长来选择半导体激光装置1的工作波长。
在本实施例中，波长选择单元3选择工作波长，使得活性层24以单模振荡，即以单个波长振荡。具体地，波长选择单元3包括两个标准具滤波器31。两个标准具滤波器31分别是标准具滤波器31a和31b。
标准具滤波器31a和31b具有不同的自由光谱间隔，并且由标准具滤波器31a传输的多个波长和由标准具滤波器31b传输的多个波长仅在一个波长上重叠。因此，如图1所示，通过将标准具滤波器31a和31b放置在从活性层24发射的光路上，这一个波长的光入射到镜32上并返回到活性层24。结果，活性层24以单模振荡。
可以选择工作波长，使得活性层24以多模振荡，但是通过以单模振荡活性层24可以减小增益波动。
尽管这里已经描述了波长选择单元3包括标准具滤波器31和镜32的情况，但是波长选择单元3可以包括仅反射预定波长的光的衍射光栅等。当波长选择单元3包括衍射光栅时，活性层24以单模振荡。此外，可以通过从外部向包括标准具滤波器、衍射光栅等的波长选择单元3施加电压等来选择半导体激光装置1的工作波长。
以下将描述活性层24的详细配置。如图3所示，活性层24包括中间层241。此外，活性层24包括一个或多个量子点层242和一个或多个量子点层243，并且中间层241和量子点层242或量子点层243交替堆叠。
中间层241由例如InxGa1-xAs(0<＝x<1)制成。量子点层242和量子点层243的结构分别设有由晶体生长、微加工等形成的颗粒量子点242a和243a，并且前表面侧和后表面侧被中间层241覆盖。量子点层242和量子点层243由例如InAs和InGaAs制成，并且包括量子点层242和243的活性层24选择性地掺杂有p型杂质。量子点层242和量子点层243分别对应于第一量子点层和第二量子点层。量子点242a和量子点243a分别对应于第一量子点和第二量子点。
活性层24的增益光谱具有由来自量子点层242和量子点层243的基态能级的光发射提供的最大值，并且活性层24的发射波长和增益强度取决于量子点层242和量子点层243的配置。增益光谱可以通过例如Hakki-Paoli方法来测量。
在本实施例中，在活性层24中，量子点层242和量子点层243被配置为使得对应于量子点层243的发射波长大于对应于量子点层242的发射波长。此外，量子点层242和量子点层243被配置为使得对应于量子点层242的发射波长的增益大于对应于量子点层243的发射波长的增益。
具体地，包括在量子点层243中的量子点243a的高度尺寸大于包括在量子点层242中的量子点242a的高度尺寸，由此量子点层243比量子点层242发射波长更长的光。量子点242a和243a的每个高度尺寸是量子点层242和243在厚度方向上的宽度。例如，量子点层242的发射波长为1230nm，量子点层243的发射波长为1300nm。
此外，通过将量子点层242的层数增加到大于量子点层243的层数，对应于量子点层242的发射波长的增益大于对应于量子点层243的发射波长的增益。例如，如图3所示，活性层24包括五层量子点层242和三层量子点层243。
通过这种配置，活性层24的增益光谱如图4所示。即，活性层24的增益光谱在λMAX1波长(对应于量子点层242的发射波长)处具有最大值GMAX1。此外，增益光谱在λMAX2处具有最大值GMAX2，λMAX2是大于λMAX1的波长，对应于量子点层243的发射波长。此外，GMAX1比GMAX2大。λMAX1和λMAX2分别对应于第一波长和第二波长。GMAX1和GMAX2分别对应于第一最大值和第二最大值。
在图4中，λmin是介于λMAX1和λMAX2之间的波长，并且是增益光谱取最小值时的波长，并且Gmin是该最小值。λmin对应于第三波长。
具有掺杂有p型杂质的量子点层的活性层具有增益光谱的强度和发射波长随温度变化的特性。在下文中，温度是指SOA 2的下电极21的后表面的温度，替代地，它可以是任何位置的温度，只要该位置是SOA 2的内表面或外表面即可。
具体地，如图5所示，增益强度在某一温度Tp下变得最大，并且在低于Tp和高于Tp的温度下，增益变得小于温度Tp下的增益。例如，Tp为大于等于15℃和小于等于25℃的室温。此外，温度越高，发射波长越长。
也就是说，当温度变得低于Tp时，增益光谱的强度降低并且发射波长向短波长侧偏移。此外，当温度变得高于Tp时，增益光谱的强度降低并且发射波长向长波长侧偏移。
这样，当温度低于Tp和当温度高于Tp时，增益强度都降低。然而，如图5所示，由于与低温下相比，高温下的增益强度急剧下降，因此即使与Tp的温差相同，与温度Tp下的增益的差值在高温下变得比在低温下更大。
由于这种温度特性，例如，当增益光谱只有一个最大值时，如果工作波长是固定的，则由于温度变化引起的增益波动变大。
关于这一点，本发明人已经设想了一种降低增益波动的方法，该增益波动与高温下的增益强度与低温下的增益强度相比急剧降低的特性相对应。将参考图6和7描述该方法。图6和7是示出本实施例中活性层24的增益光谱随温度变化的图。
图6和7中的实线表示温度Tp时的增益光谱，图6中的点划线表示在温度TL(低于温度Tp)时的增益光谱，图7中的点划线表示在温度TH(高于温度Tp)时的增益光谱。λMAX1(Tp)、λMAX2(Tp)和λmin(Tp)分别是温度Tp时的λMAX1、λMAX2和λmin。λMAX1(TL)、λMAX2(TL)、λmin(TL)分别是温度TL时的λMAX1、λMAX2、λmin。λMAX1(TH)、λMAX2(TH)和λmin(TH)分别是温度TH时的λMAX1、λMAX2和λmin。GMAX1(Tp)、GMAX2(Tp)和Gmin(Tp)分别是温度Tp时的GMAX1、GMAX2和Gmin。GMAX1(TL)、GMAX2(TL)和Gmin(TL)分别是温度TL时的GMAX1、GMAX2和Gmin。GMAX1(TH)、GMAX2(TH)和Gmin(TH)分别是温度TH时的GMAX1、GMAX2和Gmin。
如图6和7所示，增益强度如图5所示变化，即使在本实施例中增益光谱具有两个最大值。
也就是说，在图6和7中，λMAX1(TH)、λMAX2(TH)、λmin(TH)和λMAX1(Tp)、λMAX2(Tp)、λmin(Tp)之间的差值与λMAX1(TL)、λMAX2(TL)、λmin(TL)和λMAX1(Tp)、λMAX2(Tp)、λmin(Tp)之间的差值几乎相同数量级。然而，GMAX1(TH)、GMAX2(TH)、Gmin(TH)和GMAX1(Tp)、GMAX2(Tp)、Gmin(Tp)之间的差值分别大于GMAX1(TL)、GMAX2(TL)、Gmin(TL)和GMAX1(Tp)、GMAX2(Tp)、Gmin(Tp)之间的差值。
另一方面，当如在本实施例中GMAX1>GMAX2时，由于温度引起的增益变化在某些波段中变小。
具体地说，当温度变得低于温度Tp时，增益光谱向短波长侧偏移，并且在温度Tp时的波长λmin附近获得最大值GMAX2。由于低温下的增益降低小于高温下的增益降低，因此通过使GMAX2小于例如GMAX1，低温下的GMAX2变得接近温度Tp时的Gmin。具体地，当温度变得高于温度Tp时，增益光谱向长波长侧偏移，并且在温度Tp时的波长λmin附近获得最大值GMAX1。由于高温下的增益降低大于低温下的增益降低，因此通过使GMAX1大于例如GMAX2，高温下的GMAX1变得接近在温度Tp时的Gmin。即，每个温度的增益光谱共同通过温度Tp时的波长λmin和增益Gmin附近。
因此，在温度Tp时的λMAX1和λMAX2之间的波长处，由于温度引起的增益变化变小。因此，通过波长选择单元3选择该波长作为工作波长，可以减小由于温度变化引起的增益波动。
图8至图11显示了本发明人进行的实验结果。在实验中，温度在-20℃至105℃的温度范围内以7种方式变化，并检查每个温度下的增益。图8至11的曲线被标准化，以便当温度为25℃且工作波长为1280nm时，增益强度为1。
图8的多个曲线分别对应于图9的多个坐标点，图10的多个曲线分别对应于图11的多个坐标点。此外，图8和10的多个曲线按温度顺序排列，最左边的曲线是温度为-20℃时的实验结果，最右边的曲线是温度为105℃时的实验结果。
图8和9是比较示例中的实验结果。在比较示例中，量子点层242和量子点层243由四层交替形成，中间层241夹在它们之间。量子点层242和量子点层243的发射波长分别设置为1260nm和1300nm。如上所述，当量子点层242和量子点层243的发射波长之间的差值被设置为约40nm时，增益光谱的峰值在约30nm的范围内变为平坦形状。在比较示例中，如图8所示，在任何波长下由于温度引起的增益变化都很大，并且如图9所示，出现51％的增益变化。
图10和11是本实施例中的实验结果。在该实验中，将量子点层242和量子点层243在25℃下的发射波长分别设置为1230nm和1300nm，并且将量子点层242的层数和量子点层243的层数分别设置为5层和3层。因此，GMAX1>GMAX2。在本实施例中，如图10所示，在靠近1280nm的波长处，由于温度引起的增益变化小，并且如图11所示，增益变化减小到26％。如上所述，在本实施例中，与比较示例相比，在宽温度范围内减小了增益波动。
将描述用于进一步减小增益波动的方法。首先，可希望每个温度的增益光谱都在工作波长处密集。为此，当温度从Tp下降时，可希望增益光谱沿着温度Tp时的增益光谱部分从λMAX2、GMAX2偏移到λmin、Gmin。此外，当温度从Tp升高时，可希望增益光谱沿着温度Tp时的增益光谱部分从λMAX1、GMAX1偏移到λmin、Gmin。
当增益光谱以这种方式偏移时，温度发生显著变化，并且当λMAX2(TL)＝λmin(Tp)时，满足等式|GMAX2(TL)-Gmin(Tp)|<|GMAX2(TL)-GMAX2(Tp)|。此外，当λmin(Tp)＝λMAX1(TH)时，满足等式|GMAX1(TH)-Gmin(Tp)|<|GMAX1(TH)-GMAX1(Tp)|。也就是说，温度TL时的GMAX2比温度Tp时的GMAX2更接近温度Tp时的Gmin，并且温度TH时的GMAX1比温度Tp时的GMAX1更接近温度Tp时的Gmin。结果，可以进一步减小由于温度变化引起的增益波动。
例如，可以通过如下设置量子点层242和量子点层243的层数来获得这样的增益光谱。也就是说，λMAX2(TL)＝λmin(Tp)＝λMAX1(TH)，量子点层242的数量被定义为X，量子点层243的数量被定义为Y，并且X是最接近于{GMAX2(TL)/GMAX2(Tp)}·{GMAX1(Tp)/GMAX1(TH)}·Y的整数。
此外，如图12所示，当λMAX2(TL)＝λmin(Tp)＝λMAX1(TH)时，可希望GMAX2(TL)＝Gmin(Tp)＝GMAX1(TH)。结果，由于温度变化引起的增益波动可以进一步减小。在图12中，实线、点划线以及双点划线分别表示温度Tp、TL和TH下的增益光谱。
此外，由于在波长λmin(Tp)附近增益变化变小，因此工作波长可以大于λMAX1(Tp)而小于λMAX2(Tp)，以便进一步减小由于温度变化引起的增益变化。此外，可希望工作波长比λMAX1(Tp)更接近λmin(Tp)，比λMAX2(Tp)更接近λmin(Tp)。
如上所述，在本实施例中，通过设置GMAX1>GMAX2，预定波段中的增益变化变小。因此，即使在工作波长固定的情况下，也可以减小由于温度变化引起的增益波动。
(第二实施例)
以下将描述第二实施例。与第一实施例相比，除了活性层246的配置改变之外，本实施例与第一实施例类似，因此将仅描述与第一实施例不同的部分。
如图13所示，在本实施例中，形成四个量子点层242和四个量子点层243。此外，使量子点层242中的量子点242a的密度高于量子点层243中的量子点243a的密度。
增益光谱的最大值也可以由量子点密度改变，并且通过使量子点层242的量子点密度大于量子点层243的量子点密度，GMAX1变得大于GMAX2。
例如，通过将量子点层242的量子点密度设置为6.0×1010/cm2，将量子点层243的量子点密度设置为3.6×1010/cm2，获得类似于图10中的增益光谱。
如上所述，即使在根据量子点密度GMAX1>GMAX2的本实施例中，也可以获得与第一实施例相同的效果。
(第三实施例)
将描述第三实施例。由于该实施例与第一实施例的相同之处在于相对于第一实施例改变了增益光谱的最大值的数量，因此将仅描述与第一实施例不同的部分。
这里，将描述活性层24包括具有不同发射波长的三个或更多个量子点层并且增益光谱在对应于每个量子点层的发射波长的三个或更多个波长处具有最大值的情况。
这里，N被定义为增益光谱中最大值的数量。如图14所示，温度T时从短波长侧计数的第i个最大值为GMAX(i，T)，从短波长侧计数的第i个最小值为Gmin(i，T)。此外，将具有最大值GMAX(i，T)的波长定义为λMAX(i，T)，并且将具有最小值Gmin(i，T)的波长定义为λmin(i，T)。注意，图14和后面描述的图15、图16示出了N＝3的情况。
当增益光谱有三个或更多个最大值时，M是大于等于1个并小于N的整数，并且设置等式GMAX(M，Tp)>GMAX(M+1，Tp)。与第一实施例类似，在λMAX(M，Tp)和λMAX(M+1，Tp)之间的波段中，增益波动变小。在这种情况下，GMAX(M，T)对应于温度T时的第一最大值，GMAX(M+1，T)对应于温度T时的第二最大值。此外，λMAX(M，T)、λMAX(M+1，T)和λmin(M，T)分别对应于温度T下的第一波长、第二波长和第三波长。
即，GMAX(M，TL)、GMAX(M+1，TL)和Gmin(M，TL)对应于第一实施例的GMAX1(TL)、GMAX2(TL)和Gmin(TL)。此外，GMAX(M，Tp)、GMAX(M+1，Tp)和Gmin(M，Tp)对应于第一实施例的GMAX1(Tp)、GMAX2(Tp)和Gmin(Tp)。此外，GMAX(M，TH)、GMAX(M+1，TH)和Gmin(M，TH)对应于第一实施例的GMAX1(TH)、GMAX2(TH)和Gmin(TH)。
此外，λMAX(M，TL)、λMAX(M+1，TL)和λmin(M，TL)对应于第一实施例的λMAX1(TL)、λMAX2(TL)和λmin(TL)。此外，λMAX(M，Tp)、λMAX(M+1，Tp)和λmin(M，Tp)对应于第一实施例的λMAX1(Tp)、λMAX2(Tp)和λmin(Tp)。此外，λMAX(M，TH)、λMAX(M+1，TH)和λmin(M，TH)对应于第一实施例的λMAX1(TH)、λMAX2(TH)和λmin(TH)。
为了获得这样的增益光谱，活性层24被配置为具有一个或多个层，该层具有对应于波长λMAX(1，T)到λMAX(N，T)的N型的量子点层。然后，使对应于波长λMAX(M，T)的量子点层的数量大于对应于波长λMAX(M+1，T)的量子点层的数量。对应于波长λMAX(M，T)的量子点层对应于第一量子点层，而对应于波长λMAX(M+1，T)的量子点层对应于第二量子点层。
同样在本实施例中，与在第一实施例中一样，可以通过执行以下操作来进一步减小增益波动。
即，如图15所示，将温度TL和TH设置为满足λMAX(M+1，TL)＝λmin(M，Tp)＝λMAX(M，TH)的温度。然后，满足等式|GMAX(M+1，TL)-Gmin(M，Tp)|<|GMAX(M+1，TL)-GMAX(M+1，Tp)|和|GMAX(M，TH)-Gmin(M，Tp)|<|GMAX(M，TH)-GMAX(M，Tp)|。结果，由于温度变化引起的增益波动可以进一步减小。
在稍后描述的图15和图16中，实线、点划线和双点划线分别指示温度Tp、TL和TH下的增益光谱。此外，在图15和16，显示了M＝1的情况。
例如，可以通过如下设置量子点层的数量来获得这样的增益光谱。也就是说，将温度TL和TH设置为满足λMAX(M+1，TL)＝λmin(M，Tp)＝λMAX(M，TH)，并且与波长λMAX(M，T)和λMAX(M+1，T)对应的量子点层的数量分别定义为X和Y。然后，X是最接近于{GMAX(M+1，TL)/GMAX(M+1，Tp)}·{GMAX(M，Tp)/GMAX(M，TH)}·Y的值的整数。
此外，如图16所示，当满足等式λMAX(M+1，TL)＝λmin(M，Tp)＝λMAX(M，TH)时，可以优选满足等式GMAX(M+1，TL)＝Gmin(M，Tp)＝GMAX(M，TH)。
此外，由于在波长λmin(M，Tp)附近增益变化变小，因此工作波长可以大于λMAX(M，Tp)而小于λMAX(M+1，Tp)，以便进一步减小由于温度变化引起的增益变化。此外，可希望工作波长比λMAX(M，Tp)更接近λmin(M，Tp)，比λMAX(M，Tp)更接近λmin(M，Tp)。
在增益光谱存在三个或更多个最大值的本实施例中，可以获得与第一实施例中相同的效果。
(其他实施例)
本公开不限于上述实施例，并且可以在本公开中描述的范围内进行适当修改。特定实施例的各个元件或特征不一定是必需的，除非在前述描述中明确说明了元件或特征是必需的，或者除非元件或特征在原则上显然是必需的。此外，在上述每个实施例中，当参考诸如实施例的组成元素的数字、数值、数量、范围等的数值时，除非特别是在明确需要这些数值的情况、数值原则上明显限于特定数字的情况等，本公开不限于特定数字。
例如，在第三实施例中，如果两个相邻最大值的至少一部分满足与第一实施例中的GMAX1和GMAX2相同的条件，则可以减小由于温度变化而引起的增益波动。即，当满足等式GMAX(1，Tp)>GMAX(2，Tp)时，则可以满足等式GMAX(2，Tp)<GMAX(3，Tp)。同样在这种情况下，在λMAX(1，Tp)和λMAX(2，Tp)之间的波长处增益波动减小。类似地，当满足等式GMAX(2，Tp)>GMAX(3，Tp)时，则可以满足等式GMAX(1，Tp)<GMAX(2，Tp)。当增益光谱有四个或更多最大值时，同样适用。
此外，如在第一实施例中一样，量子点层242的数量可以大于量子点层243的数量，并且如在第二实施例中，量子点层242中的量子点242a的密度可以增加到大于量子点层243中的量子点243a的密度。
此外，在第三实施例中，如在第二实施例中一样，增益的幅度可以通过量子点密度来调整。在这种情况下，可使对应于波长λMAX(M，T)的量子点层的密度大于对应于波长λMAX(M+1，T)的量子点层的密度。
虽然已经参考本公开的实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖各种修改和等效布置。此外，尽管各种组合和配置，但包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也在本公开的精神和范围内。

Claims (11)

1.一种半导体激光装置，包括：
活性层(24)，其具有包括一个或多个第一量子点层(242)和一个或多个第二量子点层(243)的结构，所述第二量子点层具有的发射波长长于所述第一量子点层的发射波长，其中：
所述活性层的增益光谱具有在对应于所述第一量子点层的发射波长和所述第二量子点层的发射波长的第一波长和长于所述第一波长的第二波长处的最大值；
将所述增益光谱在所述第一波长处的最大值定义为第一最大值；
将所述增益光谱在所述第二波长处的最大值定义为第二最大值；和
所述第一最大值大于所述第二最大值，
其中：
所述活性层中所述第一量子点层的数量大于所述第二量子点层的数量，
其中：
将在所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
低于温度Tp的温度TL下的所述第二波长、温度Tp下的所述第三波长和高于温度Tp的温度TH下的所述第一波长相等；
将所述第一量子点层的数量定义为X；
将所述第二量子点层的数量定义为Y；
将温度Tp下的所述第一最大值定义为GMAX1(Tp)；
将温度Tp下的所述第二最大值定义为GMAX2(Tp)；
将温度TL下的所述第二最大值定义为GMAX2(TL)；
将温度TH下的所述第一最大值定义为GMAX1(TH)；和
X是最接近{GMAX2(TL)/GMAX2(Tp)}·{GMAX1(Tp)/GMAX1(TH)}·Y的整数。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中：
所述第一量子点层中的量子点(242a)的密度大于所述第二量子点层中的量子点(243a)的密度。
3.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中：
将在所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
低于温度Tp的温度TL下的所述第二波长、温度Tp下的所述第三波长和高于温度Tp的温度TH下的所述第一波长相等；
温度TL下的所述第二最大值比温度Tp下的所述第二最大值更接近温度Tp下的所述最小值；和
温度TH下的所述第一最大值比温度Tp下的所述第一最大值更接近温度Tp下的所述最小值。
4.根据权利要求1所述的半导体激光装置，还包括：
波长选择单元(3)，其用于选择所述活性层的工作波长，其中：
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
所述波长选择单元将所述工作波长选择为长于温度Tp下的所述第一波长且短于温度Tp下的所述第二波长。
5.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其中：
将所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
所述波长选择单元将所述工作波长选择为，比温度Tp下的所述第一波长更接近温度Tp下的所述第三波长，以及比温度Tp下的所述第二波长更接近温度Tp下的所述第三波长。
6.根据权利要求4所述的半导体激光装置，其中：
所述波长选择单元选择所述工作波长以使所述活性层以单模振荡。
7.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中：
将所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
低于温度Tp的温度TL下的所述第二波长、温度Tp下的所述第三波长和高于温度Tp的温度TH下的所述第一波长相等；和
温度TL下的所述第二最大值、温度Tp下的所述最小值和温度TH下的所述第一最大值彼此相等。
8.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其中：
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；和
所述活性层具有以下特征：当所述活性层的温度变得低于温度Tp时，所述增益光谱的强度降低并且发射波长偏移到短波长侧，以及当所述活性层的温度变得高于温度Tp时，所述增益光谱的强度降低并且所述发射波长偏移到长波长侧。
9.一种半导体激光装置，包括：
产生激光的光源(2)，其中：
所述光源包括活性层(24)，所述活性层具有带有第一量子点(242a)的一个或多个第一量子点层(242)和带有第二量子点(243a)的一个或多个第二量子点层(243)；
所述第二量子点中每个的尺寸大于所述第一量子点中每个的尺寸；
所述第一量子点层的数量大于所述第二量子点层的数量；
所述活性层的增益光谱具有在所述第一量子点层发射光的第一波长处的最大值以及在所述第二量子点层发射光的第二波长处的最大值；
将所述增益光谱在所述第一波长处的最大值定义为第一最大值；
将所述增益光谱在所述第二波长处的最大值定义为第二最大值；和
所述第一最大值大于所述第二最大值,
其中：
将在所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
低于温度Tp的温度TL下的所述第二波长、温度Tp下的所述第三波长和高于温度Tp的温度TH下的所述第一波长相等；
将所述第一量子点层的数量定义为X；
将所述第二量子点层的数量定义为Y；
将温度Tp下的所述第一最大值定义为GMAX1(Tp)；
将温度Tp下的所述第二最大值定义为GMAX2(Tp)；
将温度TL下的所述第二最大值定义为GMAX2(TL)；
将温度TH下的所述第一最大值定义为GMAX1(TH)；和
X是最接近{GMAX2(TL)/GMAX2(Tp)}·{GMAX1(Tp)/GMAX1(TH)}·Y的整数。
10.一种半导体激光装置，包括：
产生激光的光源(2)，其中：
所述光源包括活性层(24)，所述活性层(24)具有带有第一量子点(242a)的第一量子点层(242)和带有第二量子点(243a)的第二量子点层(243)；
所述第二量子点中每个的尺寸大于所述第一量子点中每个的尺寸；
所述第一量子点层中所述第一量子点的密度高于所述第二量子点层中所述第二量子点的密度,
所述活性层的增益光谱具有在所述第一量子点层发射光的第一波长处的最大值以及在所述第二量子点层发射光的第二波长处的最大值；
将所述增益光谱在所述第一波长处的最大值定义为第一最大值；
将所述增益光谱在所述第二波长处的最大值定义为第二最大值；和
所述第一最大值大于所述第二最大值,
其中：
所述活性层中所述第一量子点层的数量大于所述第二量子点层的数量，
其中：
将在所述第一波长和所述第二波长之间当所述增益光谱取最小值时的波长定义为第三波长；
将所述增益光谱的强度最大时的温度定义为Tp；
低于温度Tp的温度TL下的所述第二波长、温度Tp下的所述第三波长和高于温度Tp的温度TH下的所述第一波长相等；
将所述第一量子点层的数量定义为X；
将所述第二量子点层的数量定义为Y；
将温度Tp下的所述第一最大值定义为GMAX1(Tp)；
将温度Tp下的所述第二最大值定义为GMAX2(Tp)；
将温度TL下的所述第二最大值定义为GMAX2(TL)；
将温度TH下的所述第一最大值定义为GMAX1(TH)；和
X是最接近{GMAX2(TL)/GMAX2(Tp)}·{GMAX1(Tp)/GMAX1(TH)}·Y的整数。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的半导体激光装置，其中：
所述活性层包括p型杂质。
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