[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體激光器及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710897713.6
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107611775B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈鵬;陳泳屹;秦莉;張建偉;寧永強;王立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/22;H01S5/34
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王寶筠

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體激光器及其制作方法，該半導(dǎo)體激光器包括：襯底，具有相對的第一表面以及第二表面；位于第一表面的圖案化的外延功能層，外延功能層在第一方向上依次劃分為高階光柵耦合脊型波導(dǎo)、光波分束波導(dǎo)、脊型增益陣列波導(dǎo)以及自組織相干合束波導(dǎo)；高階光柵耦合脊型波導(dǎo)產(chǎn)生單頻單模的種子光源；光波分束波導(dǎo)位于高階光柵耦合脊型波導(dǎo)出射光線的一端，將種子光源分束為多路激光；脊型增益陣列波導(dǎo)位于光波分束波導(dǎo)出射光線的一端，將多路激光進行增益放大；自組織相干合束波導(dǎo)位于脊型增益陣列波導(dǎo)出射光線的一端，將經(jīng)過增益放大后的多路激光進行相干合成為一束輸出光。本發(fā)明技術(shù)方案提高了輸出光束的光束質(zhì)量以及亮度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種半導(dǎo)體激光器及其制作方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器(LD)具有小巧、高效、壽命長、易于集成等諸多優(yōu)點。高光束質(zhì)量、窄線寬半導(dǎo)體激光器，具有更高的光束質(zhì)量、更小的慢軸發(fā)散角和更窄的光譜線寬，更適用于大規(guī)模半導(dǎo)體激光整形合束。在工業(yè)、軍事、醫(yī)療等方面具有更加廣泛的應(yīng)用前景。制造出高功率、高光束質(zhì)量、窄線寬的半導(dǎo)體激光器一直是人們追求的目標(biāo)。

傳統(tǒng)的單片集成高光束質(zhì)量半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，雖然在提高輸出功率和優(yōu)化光束質(zhì)量等方面取得了很大的進步。但是，主控振蕩器功率放大器(MOPA)的錐形放大器無法給種子光源提供反饋光束，會導(dǎo)致錐形放大區(qū)內(nèi)載流子聚集，引發(fā)空間燒孔現(xiàn)象，激發(fā)高次橫模，降低出光光束質(zhì)量；錐形激光器的錐形波導(dǎo)在高電流工作時會產(chǎn)生光絲現(xiàn)象，導(dǎo)致惡化光束質(zhì)量，對亮度的提升形成阻礙；分布反饋半導(dǎo)體激光器(DFB)的光柵結(jié)構(gòu)制備，一般需要二次外延或者電子束光刻等技術(shù)，導(dǎo)致芯片制備成本高、成品率低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種半導(dǎo)體激光器及其制作方法，提高了輸出光束的光束質(zhì)量以及亮度，同時具有成品率高以及制作成本低的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器包括：

襯底，具有相對的第一表面以及第二表面；

位于所述第一表面的圖案化的外延功能層，所述外延功能層在第一方向上依次劃分為高階光柵耦合脊型波導(dǎo)、光波分束波導(dǎo)、脊型增益陣列波導(dǎo)以及自組織相干合束波導(dǎo)；所述第一方向平行于所述第一表面；

所述高階光柵耦合脊型波導(dǎo)用于產(chǎn)生單頻單模的種子光源；

所述光波分束波導(dǎo)位于所述高階光柵耦合脊型波導(dǎo)出射光線的一端，用于將所述種子光源分束為多路激光；

所述脊型增益陣列波導(dǎo)位于所述光波分束波導(dǎo)出射光線的一端，用于將所述多路激光進行增益放大；

所述自組織相干合束波導(dǎo)位于所述脊型增益陣列波導(dǎo)出射光線的一端，用于將經(jīng)過增益放大后的所述多路激光進行相干合成為一束輸出光。

優(yōu)選的，在上述半導(dǎo)體激光器中，所述高階光柵耦合脊型波導(dǎo)包括：在所述第一方向上依次排布的脊型波導(dǎo)以及高階光柵；

所述高階光柵位于所述脊型波導(dǎo)出射光線的一端，且位于所述光波分束波導(dǎo)入射光線的一端；

其中，所述脊型波導(dǎo)背離所述高階光柵的一端側(cè)面具有高反膜，該側(cè)面垂直于所述第一方向。

優(yōu)選的，在上述半導(dǎo)體激光器中，所述自組織相干合束波導(dǎo)出射光線的一端具有抗反膜，該側(cè)面垂直于所述第一方向。

優(yōu)選的，在上述半導(dǎo)體激光器中，還包括：第一金屬電極，所述第一金屬電極覆蓋所述高階光柵耦合脊型波導(dǎo)、所述光波分束波導(dǎo)、所述脊型增益陣列波導(dǎo)以及所述自組織相干合束波導(dǎo)。

優(yōu)選的，在上述半導(dǎo)體激光器中，還包括：第二金屬電極，所述第二金屬電極位于所述第二表面。