[發明專利]一種低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構

有效

• 申請號: 201410555782.5
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104269739B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 劉剛明;張靖;鄧光華;段利華;周勇
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01S5/24
• 分類號: H01S5/24
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明屬于半導體激光器領域，具體涉及一種低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構。

背景技術

目前，實現低成本大功率基橫模輸出要求，一般采用將一個激光器和半導體光放大器集成到一個芯片內實現，其制作工藝復雜、成品率低、成本高，其典型的三種方式如圖1和圖2所示。具體地，圖1方式采用DFB(分布式反饋激光器)或DBR(分布式布拉格反射)半導體激光器芯片作為振蕩部分11，其輸出激光通過后續的半導體光放大部分12進一步放大輸出，振蕩部分11保證激光器基橫模輸出，半導體光放大部分12進行功率放大，實現高功率輸出，防反射溝槽13防止半導體光放大部分12的前端面和振蕩部分11的前端面(包括光刻引入的反射)形成非預期的F-P腔激射，破壞基橫模工作狀態，其原理如圖3所示，但是圖1中的方式需要制作亞微米定值反射光柵14，因而工藝復雜、成本高昂。圖2方式采用圖1中類似的方法，只是采用刻蝕反射溝槽24代替DFB或DBR中的定值反射光柵14形成反射，以期避免工藝復雜的光柵制作，但是刻蝕反射溝槽24的制作工藝困難，工藝參數一致性不好，成品率低，無法實現批量生產制造。

發明內容

針對現有大功率半導體基橫模激光器芯片存在的由于需要制作定值反射光柵導致設備昂貴和工藝復雜，以及制作反射溝槽導致工藝一致性不好，無法實現批量生產制造的技術問題，本發明提供一種新型低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構，包括振蕩部分、過渡部分、放大部分和底面溝槽，所述過渡部分將所述振蕩部分和放大部分連接并融合在一起，所述底面溝槽分別位于所述振蕩部分、過渡部分和放大部分的兩側，且所述振蕩部分、過渡部分和放大部分兩側的底面溝槽深度不同。

本發明提供的低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構中，巧妙地通過過渡部分將所述振蕩部分和放大部分連接并融合在一起，依靠芯片的前后自然解理端面實現振蕩，通過芯片后部窄的條寬保證基橫模輸出，依靠振蕩部分輸出位置兩邊的放大部分進行放大實現高功率輸出，依靠所述振蕩部分、過渡部分和放大部分兩側深度不同的底面溝槽防止形成非預期的反射破壞基橫模輸出，為一種基于常規脊波導的芯片結構，因而只需采用普通的脊波導工藝就能實現大功率半導體基橫模激光輸出芯片的制作，產品制作工藝簡單成熟，成品率高，成本低，適用于批量生產制作。

進一步，所述振蕩部分兩側的底面溝槽深度較深，所述放大部分兩側的底面溝槽深度較淺，所述過渡部分兩側的底面溝槽深度介于所述振蕩部分和放大部分兩側的底面溝槽深度之間。

進一步，所述振蕩部分兩側的底面溝槽深度為1-3微米，所述過渡部分兩側的底面溝槽深度為0.5-3微米，所述放大部分兩側的底面溝槽深度為0.5-2微米。

進一步，所述過渡部分兩側的底面溝槽為在水平和垂直方向均具有傾斜角度的傾斜溝槽。

進一步，所述過渡部分兩側的底面傾斜溝槽，在水平方向的傾斜角度為1微米/100微米～10微米/100微米，在垂直方向的傾斜角度為0.2微米/100微米～5微米/100微米。

進一步，所述振蕩部分兩側的底面溝槽寬度為5-10微米，所述過渡部分兩側的底面溝槽寬度為2-40微米，所述放大部分兩側的底面溝槽寬度為20-40微米。

進一步，所述振蕩部分的寬度為2-4微米，所述過渡部分的寬度為2-8微米，所述放大部分的寬度為4-8微米。

進一步，所述芯片結構還包括設置于芯片后端面的反射膜，以及設置于芯片前端面的增透膜。

進一步，所述反射膜與增透膜鍍設于芯片的后端面與前端面上。

進一步，所述反射膜的反射率為50％-100％，所述增透膜的反射率小于等于15％。

采用本發明提供的低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構，能夠減小制作時的工藝復雜程度和工藝難度，有效提高了批量生產能力和降低了生產成本，增加產品的競爭能力。

附圖說明

圖1是現有技術提供的采用DFB或DBR大功率半導體基橫模激光器芯片結構示意圖。

圖2是現有技術提供的采用刻蝕溝槽大功率半導體基橫模激光器芯片結構示意圖。

圖3是圖1和圖2中防反射溝槽防止形成非預期的F-P腔激射原理示意圖。

圖4是本發明提供的低成本大功率半導體基橫模激光器芯片結構示意圖。

圖5是本發明提供的芯片底面小角度傾斜溝槽垂直方向剖面示意圖。