本技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种氮化镓基半导体激光器。
背景技术：
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态氮化镓基半导体激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。
2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：
3、1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；
4、2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；
5、3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；
6、4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到有源层或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。
7、氮化物氮化镓基半导体激光器存在以下问题：
8、1)下限制层的厚度增加，可降低限制层的折射率，但下限制层的厚度增加又会导致组分调控范围受限制，易产生开裂、弯曲和质量下降等问题。
9、2)热损耗：泵浦光与振荡光之间的光子能量差形成的斯托克斯频移损耗转换为热量，以及泵浦能级到激光上能级的耦合率不为1的能量损失转换为热量，两者共同产生大量废热，使激光器温度分布不均匀，引起热膨胀和热应力分布不均匀，产生温度淬灭、激光器断裂问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种氮化镓基半导体激光器。
2、本发明实施例提供了一种氮化镓基半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层，所述下限制层包括从下至上依次设置的第一子下限制层、第二子下限制层和第三子下限制层，所述第一子下限制层、第二子下限制层和第三子下限制层均具有热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布特性。
3、优选地，所述第一子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布；
4、所述第一子下限制层的晶格常数具有函数y＝rx2+sx+t(r＞0)曲线分布；
5、所述第一子下限制层的禁带宽度具有函数y＝ux2+vx+w(u＜0)曲线分布；
6、所述第一子下限制层的热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布的函数系数具有如下关系：k＜u＜0＜r。
7、优选地，所述第二子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝ax2+bx+c(a＞0)曲线分布；
8、所述第二子下限制层的晶格常数具有函数y＝dx2+ex+f(d＜0)曲线分布；
9、所述第二子下限制层的禁带宽度具有函数y＝gx2+hx+i(g＞0)曲线分布；
10、所述第二子下限制层的热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布的函数系数具有如下关系：d＜0＜a＜g。
11、优选地，所述第三子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布；
12、所述第三子下限制层的晶格常数具有函数y＝rx2+sx+t(r＞0)曲线分布；
13、所述第三子下限制层的禁带宽度具有函数y＝ux2+vx+w(u＜0)曲线分布；
14、所述第三子下限制层的热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布的函数系数具有如下关系：k＜u＜0＜r。
15、优选地，所述第一子下限制层和第三子下限制层还具有al/c元素比例分布，所述第一子下限制层和第三子下限制层的al/c元素比例分布具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布。
16、优选地，所述第二子下限制层还具有in/c元素比例分布，所述第二子下限制层的in/c元素比例分布具有函数y＝dx2+ex+f(d＜0)曲线分布。
17、优选地，所述下限制层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至90000埃米。
18、优选地，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期为1～3；
19、所述有源层的阱层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为5埃米至150埃米；
20、所述有源层的垒层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至500埃米。
21、优选地，所述下波导层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至9000埃米；
22、所述上波导层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至9000埃米；
23、所述上限制层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至80000埃米。
24、优选地，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、mgo、尖晶石、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
25、本发明的有益效果如下：本发明将氮化镓基半导体激光器中的下限制层设置为多层结构，并对每一层子限制层设计特定的热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布，从而缓解下限制层的厚度和组分调控限制，解决开裂、弯曲和质量下降问题，同时，提升泵浦能级到激光能级的耦合率，降低废热的产率，降低热应力失配问题，解决温度淬灭、激光器断裂问题。
1.一种氮化镓基半导体激光器，包括从下至上依次设置的衬底、下限制层、下波导层、有源层、上波导层和上限制层，其特征在于，所述下限制层包括从下至上依次设置的第一子下限制层、第二子下限制层和第三子下限制层，所述第一子下限制层、第二子下限制层和第三子下限制层均具有热膨胀系数分布、晶格常数分布和禁带宽度分布特性。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述第一子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布；
3.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述第二子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝ax2+bx+c(a＞0)曲线分布；
4.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述第三子下限制层的热膨胀系数具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布；
5.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述第一子下限制层和第三子下限制层还具有al/c元素比例分布，所述第一子下限制层和第三子下限制层的al/c元素比例分布具有函数y＝kx2+lx+m(k＜0)曲线分布。
6.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述第二子下限制层还具有in/c元素比例分布，所述第二子下限制层的in/c元素比例分布具有函数y＝dx2+ex+f(d＜0)曲线分布。
7.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述下限制层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至90000埃米。
8.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述有源层为阱层和垒层组成的周期结构，周期为1～3；
9.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述下波导层为gan、ingan、inn、alinn、aln、alingan、algan、gaas、gap、inp、algaas、alingaas、algainp、ingaas、alinas、alinp、algap、ingap、sic、ga2o3、bn的任意一种或任意组合，厚度为10埃米至9000埃米；
10.根据权利要求1所述的氮化镓基半导体激光器，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石、硅、ge、sic、aln、gan、gaas、inp、蓝宝石/sio2复合衬底、蓝宝石/aln复合衬底、蓝宝石/sinx、镁铝尖晶石mgal2o4、mgo、zno、mgo、尖晶石、zrb2、lialo2和ligao2复合衬底的任意一种。
