[發明專利]緊湊芯片中的長半導體激光腔

在審

• 申請號: 201610091174.2
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN105514800A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: A·貝法爾;C·斯塔蓋瑞斯庫
• 申請（專利權）人: 賓奧普迪克斯股份有限公司
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

本申請是申請日為2011年10月25日、申請號為“201180047881.7”、發明 名稱為“緊湊芯片中的長半導體激光腔”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請根據35USC119(e)，要求受益于2010年10月25號提交的美 國臨時申請No.61/406,529，其公開的內容全部被引入作為參考。

發明背景

1、本發明的領域

本發明涉及半導體二極管激光器，且更具體地涉及使用通過蝕刻面形 成的全內反射表面以在緊湊芯片中安裝長腔激光器。

2、相關技術描述

半導體激光器通常是在晶片上，通過金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD)或分子束外延(MBE)形成具有平行于基底表面有源層的外延結構 而在基板上生長合適的層疊半導體材料來制造的。然后用多種半導體加工工具 處理晶片來生產激光光學腔，包括有源層和附在半導體材料上的金屬觸點。激 光面通常形成在激光空腔端部，通過沿著其晶體結構切割半導體材料來界定激 光光學腔的邊緣或端部，以便在觸點上施加偏置電壓時，所產生的電流流過有 源層，使光子在與電流流動相垂直的方向上從有源層腔面邊緣發射出來。由于 切割半導體材料以形成激光腔面，腔面的位置與方向受到限制；此外，一旦晶 片被切割，通常是小片的，使得傳統的光刻技術不能輕易的被用來進一步加工 激光器。

前述和其他由使用切割腔面造成的難點，導致了通過蝕刻形成半導體 激光腔面工藝的發展。這種在美國專利4,851,368描述的工藝，也允許激光器單 片地與其他光子器件集成在同一基底上，其公開的內容在此引用以供參考。這 項工作被進一步延伸，并且一種基于蝕刻腔面的脊激光器工藝被公開在1992年 5月的IEEE量子電子學期刊,第28卷，第5期，第1227-1231頁，其公開的內 容在此引用以供參考。

通過以大于空腔內用于光傳播臨界角的角度利用蝕刻腔面，光學腔中 全內反射(TIR)表面的構造還被公開在寬域激光器的美國專利4,851,368和用 于脊型激光器的美國專利5,031,190，它們的公開內容結合到本發明中作為參考。

高功率半導體激光器對許多應用具有重要意義，如光學存儲應用。由 于半導體激光器功率需求的增加，制造商們已經簡單地增加激光器芯片的空腔 長度，如從美國專利申請2006/0274802的圖1所示，其中芯片長度超過2000μ m來滿足雙層DVD應用的400mW功率需要。其公開的內容被并入本文作為參 考的美國專利申請2006/0274802指出：“高功率激光器被要求提高光學記錄盤的 寫入速度，且因此，為了獲得高功率，增加激光諧振器長度是絕對必要的。這 種情況下，有一個問題：芯片尺寸的增加導致芯片成本的增加。”此專利申請還 在脊形激光器二極管中間引入了錐形多模干擾(MMI)波導，允許芯片長度減 少至1300μm用于300mW輸出，導致芯片長度大約是用于標準脊形激光器(沒 有錐形MMI)的芯片長度的2/3。