[發(fā)明專(zhuān)利]光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610031840.3
• 申請(qǐng)日: 2016-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105591284B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 國(guó)偉華;馬向;陸巧銀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/183
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/183
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 房德權(quán)

1.一種光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述激光器的諧振腔為微柱，所述微柱具有一定形狀，該形狀足以支持回音壁模式作為激光器的諧振模式；

所述微柱的頂部設(shè)有歐姆接觸層和光柵層；所述歐姆接觸層，用于電流注入，所述歐姆接觸層的外沿位于所述微柱外沿之內(nèi)，用以避免給激光器的工作模式造成額外損耗；

輸出光柵位于所述光柵層上靠近微柱外側(cè)邊的位置，通過(guò)散射形成激光器垂直方向的輸出；

上蓋層位于所述光柵層下方，用來(lái)控制所述光柵層與回音壁模式作用的大小，從而控制激光器輸出的大小；

有源區(qū)位于所述上蓋層下方，用來(lái)給所述激光器提供增益；

下蓋層位于所述有源區(qū)之下的微柱下部；

所述輸出光柵的周期數(shù)接近所述微柱腔所支持的回音壁模式的角量子數(shù)，這樣光柵的效果和直波導(dǎo)情況下的二階光柵相當(dāng)；

所述輸出光柵產(chǎn)生的輸出場(chǎng)對(duì)圓周角的依賴(lài)將主要包含如下分量：其中光柵周期數(shù)為M，激光器工作的回音壁模式的角量子數(shù)為m；

在所述微柱的外側(cè)面刻蝕光柵或缺陷，用于選擇特定角量子數(shù)的回音壁模式作為激光器的激射模式，選出的模式就是預(yù)期的由側(cè)面光柵決定的對(duì)稱(chēng)模式，其角模量子數(shù)等于側(cè)面光柵的周期數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，在所述歐姆接觸層下方的特定區(qū)域形成高阻區(qū)；所述高阻區(qū)包括所述有源區(qū)上方緊鄰所述有源區(qū)的部分所述上蓋層、部分所述有源區(qū)，以及所述有源區(qū)下方的緊鄰所述有源區(qū)的部分所述下蓋層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述高阻區(qū)的形成方式包括：通過(guò)離子注入的方法形成該高阻區(qū)；或者，在所述上蓋層中靠近有源層的地方插入一與上蓋層摻雜類(lèi)型相反的薄層，在該薄層靠近所述微柱側(cè)邊的地方摻雜濃度高形成隧道結(jié)，在靠近中心的地方摻雜濃度低形成反向PN結(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，在所述光柵層的上面添加反射鏡，將所述輸出光柵垂直向上的輸出轉(zhuǎn)變成垂直向下從而實(shí)現(xiàn)激光器單向向下的輸出，并且輸出的大小可以通過(guò)光柵層和其上面添加的反射鏡之間的間隔層的厚度來(lái)控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，在有源區(qū)的下方添加反射鏡，將輸出光柵垂直向下的輸出轉(zhuǎn)變成垂直向上從而實(shí)現(xiàn)激光器單向向上的輸出，并且輸出的大小可以通過(guò)有源區(qū)和下面添加的反射鏡之間的間隔層的厚度來(lái)控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述微柱的外徑大于等于一定的臨界值，以使所述微柱的回音壁模式向襯底的輻射損耗為忽略不計(jì)；或者，

所述微柱的外徑小于一定的臨界值，在所述微柱的下蓋層柱形波導(dǎo)中插入布拉格反射鏡，該布拉格反射鏡減小回音壁模式向襯底的輻射損耗，從而恢復(fù)所述回音壁模式的高品質(zhì)因子。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵輔助的微柱腔面發(fā)射激光器，其特征在于，所述微柱的截面形狀為圓形、多邊形或圓環(huán)形。