[發(fā)明專利]一種小發(fā)散角激光器及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710439725.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107154580B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李馬惠;潘彥廷;師宇晨;王興;穆瑤;衛(wèi)思逸;張海超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西源杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/028
• 分類號(hào): H01S5/028
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開(kāi)了一種小發(fā)散角激光器及其制備工藝，包括基板和和依次設(shè)置在基板上的有源區(qū)、第一包層和衍射光柵層，第一包層和衍射光柵層一端設(shè)置有端面刻蝕區(qū)，端面刻蝕區(qū)底部位于基板內(nèi)，且端面刻蝕區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)有發(fā)散角改善層；衍射光柵層和發(fā)散角改善層上依次覆蓋有第二包層、接觸層和p?金屬電極層，基板下表面鍍有n?金屬電極層，發(fā)散角改善層的一端鍍上抗反射鍍膜層，另一端鍍上高反射鍍膜層，通過(guò)改變出光端面附件的材料而來(lái)改善發(fā)散角，由于其并不改變激光器原有結(jié)構(gòu)且不存在光波導(dǎo)形貌與耦光控制問(wèn)題，因此實(shí)現(xiàn)的工藝簡(jiǎn)單，可接受的容錯(cuò)范圍大，且不改變?cè)屑す馄鞅旧淼奶匦浴?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光器及其制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小發(fā)散角的激光器及其制備工藝。

背景技術(shù)

目前應(yīng)用于高速(10G，25G，100G速率)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)募す馄餍酒髁鞫际嵌嗣娉龉獾脑O(shè)計(jì)，這是因?yàn)槎嗣娉龉獾募す馄鞑还苁窃诠に嚨膹?fù)雜度與穩(wěn)定度或是器件的光電特性與可靠性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于面射型激光器(VCSEL)，一般正常端面出光的激光器如圖1所示，激光器的出光面位于激光器的自然解理面上。

對(duì)于端面發(fā)光型激光器來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠湓诔龉馄矫鎯?nèi)有源區(qū)上下材料的及不對(duì)稱分布，導(dǎo)致其在光傳播方向上光場(chǎng)與電場(chǎng)的不對(duì)稱，表現(xiàn)在光遠(yuǎn)場(chǎng)特性即大的發(fā)散角及很不對(duì)稱的光斑形狀，在器件封裝時(shí)，不對(duì)稱光斑及大發(fā)散角激光器芯片發(fā)出來(lái)的光難于耦合到光纖中。為了達(dá)到預(yù)期的光纖耦光功率，封裝廠會(huì)對(duì)芯片的功率提出非常高的要求，并采用昂貴的透鏡來(lái)改善耦光效果；對(duì)于不對(duì)稱的光斑還需要手動(dòng)調(diào)節(jié)耦光角度，這使封裝廠的封裝效率與成本大幅增加。

為了提升耦光效果，跨國(guó)大公司以及各國(guó)研究機(jī)構(gòu)嘗試了各種方式，其中最主要的方案有兩種方式1、應(yīng)用區(qū)域選擇生長(zhǎng)技術(shù)(SAG)實(shí)現(xiàn)端面有源區(qū)在垂直結(jié)構(gòu)上的梯度分布以實(shí)現(xiàn)改善發(fā)散角；2、采用雙波導(dǎo)型(TWG)設(shè)計(jì)，在出光端面去掉上方波導(dǎo)，利用下方波導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)改善發(fā)散角的目的；這些解決方案可以將發(fā)散角做到很小，解決客戶對(duì)耦光效率的需求，但是這些方案大大的增加了工藝的復(fù)雜性，芯片的制造工藝不穩(wěn)定，并存在光束的光軸會(huì)出現(xiàn)歪斜影響封裝生產(chǎn)效率，產(chǎn)品良率低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一新的制造端面出光型小發(fā)散角激光器的方法，通過(guò)特定的刻蝕方式與出光端面MOCVD再生長(zhǎng)方式，來(lái)減小激光器遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，具有較高的耦光效率，本發(fā)明制造工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定，可以大幅提高產(chǎn)出芯片的良率，同時(shí)也降低了客戶封裝過(guò)程中的成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種小發(fā)散角激光器，包括基板和依次設(shè)置在基板上的有源區(qū)、第一包層和衍射光柵層，第一包層和衍射光柵層一端設(shè)置有端面刻蝕區(qū)，端面刻蝕區(qū)底部位于基板內(nèi)，且端面刻蝕區(qū)內(nèi)生長(zhǎng)有發(fā)散角改善層；衍射光柵層和發(fā)散角改善層上依次覆蓋有第二包層、接觸層和p-金屬電極層，基板下表面鍍有n-金屬電極層，發(fā)散角改善層的一端鍍上抗反射鍍膜層，另一端鍍上高反射鍍膜層。

發(fā)散角改善層為絕緣型InP材料。

端面刻蝕區(qū)的長(zhǎng)度L_s為5～20um；端面刻蝕區(qū)的刻蝕底面距有源區(qū)底面的深度D_b為0*D_q-1.5*D_q，D_q為有源區(qū)11的厚度；端面刻蝕區(qū)在波導(dǎo)方向的側(cè)面與刻蝕底面的夾角α的角度為110°～90°。

端面刻蝕區(qū)的長(zhǎng)度L_s為15um，端面刻蝕區(qū)的刻蝕底面距有源區(qū)底面的深度D_b與有源區(qū)的厚度D_q相等。

本發(fā)明的一種小發(fā)射角激光器的制備工藝，包括以下工序：