[發(fā)明專利]一種改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器

無效

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• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102593719A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔碧峰;計(jì)偉;陳京湘;郭偉玲;張松;王曉玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器以其體積小、重量輕、電光轉(zhuǎn)化效率高、性能穩(wěn)定、可靠性高和壽命長等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于光纖通信、材料加工、光盤存取、光信息處理和醫(yī)療等重要領(lǐng)域。而且特別適用于激光夜視、激光引信、激光雷達(dá)等軍事領(lǐng)域。邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器是半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域的重要組成部分，它是直接利用半導(dǎo)體材料的自然解理面來做諧振腔面，工藝簡單、晶面完美。邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.由于有源層側(cè)向尺寸減小，光場對稱性增加，因而能提高光源與光纖的耦合效率。

2.因?yàn)樵趥?cè)向?qū)﹄娮雍凸鈭鲇邢拗?，有利于降低激光器的閾值電流?/p>

3.由于有源區(qū)面積小，容易獲得缺陷盡可能少或無缺陷的有源層，同時(shí)除用作諧振腔的解理面外，整個(gè)有源區(qū)與外界隔離，有利于提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。

由于邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的光子能量主要集中在有源區(qū)，并向兩側(cè)不斷擴(kuò)展，這樣就會(huì)導(dǎo)致有源區(qū)光場的泄露，在脊形臺兩側(cè)的光柵結(jié)構(gòu)可以有效地將一部分光反射回有源區(qū)，減少光場的泄露；同時(shí)脊形臺兩側(cè)的光柵結(jié)構(gòu)還可以有效地抑制注入電流的橫向擴(kuò)展，從而對邊發(fā)射激光器的閾值特性、輸出模式、輸出功率都產(chǎn)生影響。

本發(fā)明的用于改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的制作方法是在傳統(tǒng)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器工藝的基礎(chǔ)上增加了一步光刻工藝，因此它的制作工藝簡單、成本低、重復(fù)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改善邊發(fā)射的半導(dǎo)體激光器有源區(qū)光場分布，減少有源區(qū)的光場泄露，抑制注入電流的橫向擴(kuò)展，從而降低激光器的閾值電流。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其特征在于：依次包括襯底、N型限制層、N型波導(dǎo)層、多量子阱有源區(qū)、P型波導(dǎo)層、P型限制層、P型歐姆接觸層構(gòu)成的外延片結(jié)構(gòu)；且利用濕法腐蝕將外延片兩側(cè)腐蝕P型歐姆接觸層到P型限制層，深度范圍為：400nm-600nm，從而形成脊形臺，在脊形臺兩側(cè)腐蝕出具有周期性的光柵結(jié)構(gòu)。

該光柵結(jié)構(gòu)的周期可以為：波長的整數(shù)倍加上四分之一波長；光柵結(jié)構(gòu)可以有效的將泄漏到有源區(qū)外地光反射回有源區(qū)，從而提高有源區(qū)的光場分布；同時(shí)光柵結(jié)構(gòu)還可以有效地抑制注入電流的橫向擴(kuò)展，從而降低半導(dǎo)體激光器的閾值電流。

從上述技術(shù)方案可以得出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的這種用于改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，減少了有源區(qū)的光場泄露；同時(shí)可以抑制注入電流的橫向擴(kuò)展，降低閾值電流。

2、本發(fā)明提供的這種用于改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，其制作方法在傳統(tǒng)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器工藝的基礎(chǔ)上只增加了一步光刻工藝，與現(xiàn)有的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器制備工藝完全兼容，制備工藝簡單，成本低。

3、本發(fā)明提供的這種用于改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，廣泛適用于各種材料系的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器。

附圖說明

圖1：本發(fā)明提供的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的側(cè)向剖面示意圖；

圖中：1、多量子阱有源區(qū)，2、P型波導(dǎo)層，3、N型波導(dǎo)層，4、P型限制層，5、N型限制層，6、P型歐姆接觸層，7、砷化鎵襯底，8、二氧化硅絕緣層，9、上層P型電極，10、下層N型電極。

圖2：本發(fā)明提供的制作邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的方法流程圖；

圖3：本發(fā)明提供的改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的光柵結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖中：11、多量子阱有源區(qū)，12、P型波導(dǎo)層，13、N型波導(dǎo)層，14、P型限制層，15、N型限制層，16、P型歐姆接觸層，17、半導(dǎo)體襯底

圖4：本發(fā)明提供的改善有源區(qū)光場分布的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：18、銅熱沉，19、陶瓷片，20、銅帶，21、陶瓷片上的金層，22、金線，23、半導(dǎo)體激光器芯片，24、銦層。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供的制作邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，廣泛適用于各種材料系的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器，下面以980nm的銦鎵砷量子阱邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器為例說明其原理。

如圖1所示，本實(shí)施例一種用于改善有源區(qū)光場分布并抑制注入電流橫向擴(kuò)展的邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)包括：