[發明專利]圓斑輸出低發散角邊發射光子晶體激光器及復合波導裝置

有效

• 申請號: 201310082285.3
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103166108A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 鄭婉華;張建心;劉磊;渠紅偉;張斯日古楞;王海玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種包括水平方向的脊波導結構和垂直方向非對稱的光子晶體波導結構的復合波導裝置，所述垂直方向非對稱的光子晶體結構包括由不同光子晶體構成的損耗調制層和模式擴展層，模式擴展層制作在所述損耗調制層上方；所述水平方向的脊波導結構包括脊波導和脊波導兩側的模式擴展區；其中，所述復合波導結構用于激光器器件，且所述垂直方向的光子晶體結構用于限制垂直方向的光場，所述水平方向的脊波導結構用于限制水平方向的光場，使得激光器在水平和垂直方向同時實現小的遠場發散角，進而得到圓斑輸出。

2.如權利要求1所述的復合波導裝置，其特征在于，所述損耗調制層位于所述激光器的襯底上，而所述模式擴展層位于所述激光器的有源區下方。

3.如權利要求1所述的復合波導裝置，其特征在于，所述損耗調制層和模式擴展層分別由兩種不同厚度和/或折射率的光子晶體周期組合構成，或者由兩種相同厚度和/或折射率的光子晶體但摻雜濃度不同的光子晶體周期組合構成，所述模式擴展層用于激光器垂直波導內所有模式的擴展，所述損耗調制層用于增大基模與高階模式之間模式損耗的差異。

4.如權利要求1所述的復合波導結構，其特征在于，所述脊波導為電流限制區，其制作在所述激光器的p型區。

5.如權利要求4所述的復合波導裝置，其特征在于，所述p型區包括上限制層和蓋層，所述上限制層位于所述激光器的有源區上方，所述脊波導通過刻蝕所述上限制層和蓋層得到，所述模式擴展區為設置在脊波導兩側的對稱臺面結構。

6.如權利要求2所述的復合波導裝置，其特征在于，所述模式擴展層的折射率低于所述有源區阱區的折射率；而有源區勢壘區的折射率低于光子晶體波導結構的折射率。

7.如權利要求1所述的復合波導裝置，其特征在于，所述上限制層折射率低于光子晶體波導結構的折射率。

8.如權利要求1所述的復合波導裝置，其特征在于，通過調整所述水平方向的脊波導結構兩側的折射率差和脊條的寬度，使得激光器的輸出光場的能量集中在中心區域。

9.一種圓斑低發散角邊發射光子晶體激光器，其通過水平方向脊波導結構和垂直方向非對稱的光子晶體波導結構對光場的分別限制，實現大小相同的水平和垂直發散角，使得遠場輸出為圓斑，其包括：

襯底；

垂直方向非對稱的光子晶體波導結構，其制作在襯底上，用于限制垂直方向上的光場，其包括由不同光子晶體構成的損耗調制層和模式擴展層，損耗調制層用于增大激光器垂直方向波導內部基模與高階模式之間模式損耗的差異；模式擴展層用于實現基模的模式擴展；

有源區，其制作在所述光子晶體波導結構上方；

p型區，其包括上限制層和蓋層，所述上限制層制作在有源區上方，用于限制光場方向上的泄漏，所述蓋層制作在所述上限制層上方，用于與金屬接觸形成上電極；

水平方向的脊波導結構，其通過刻蝕上限制層和蓋層而形成，用于限制水平方向的光場。