[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810510712.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108539578B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 車相輝;曹晨濤;趙潤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/34;H01S5/343
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 張二群

本申請適用于激光器技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器包括：襯底、在襯底上由下至上設(shè)有的緩沖層、N型限制層、下限制層、下波導(dǎo)層、多量子阱，上波導(dǎo)層、上限制層、腐蝕阻擋層、P型限制層和電極接觸層，所述緩沖層和所述N型限制層之間設(shè)有至少兩層擴(kuò)展波導(dǎo)層，通過本申請可以降低垂直發(fā)散角的同時提高耦合效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

隨著以因特網(wǎng)為特征的數(shù)字通信需求的快速增長，過去數(shù)年來全球光通訊產(chǎn)業(yè)取得了飛速發(fā)展，并且對于光收發(fā)元件的要求也是越來越高。如果采用高效率激光器芯片和非球透鏡封裝那么就會造成成本的上升；如果采用球透鏡降低封裝成本，為了得到更高的出纖光功率就需要開發(fā)出窄發(fā)散角激光器芯片。

目前，采用小球透鏡封裝的同軸器件使用的激光器芯片為銦鎵砷磷(InGaAsP)材料掩埋異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，其采用窄發(fā)散角工作。然而，其工藝復(fù)雜，耦合效率偏低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器，以降低垂直發(fā)散角的同時還提高耦合效率。

本申請實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器，包括：

襯底、在襯底上由下至上設(shè)有的緩沖層、N型限制層、下限制層、下波導(dǎo)層、多量子阱，上波導(dǎo)層、上限制層、腐蝕阻擋層、P型限制層和電極接觸層，所述緩沖層和所述N型限制層之間設(shè)有至少兩層擴(kuò)展波導(dǎo)層。

進(jìn)一步的，所述緩沖層和所述N型限制層之間由下至上設(shè)有上擴(kuò)展波導(dǎo)層和下擴(kuò)展波導(dǎo)層。

進(jìn)一步的，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層和所述下擴(kuò)展波導(dǎo)層之間設(shè)有隔離層。

進(jìn)一步的，所述下擴(kuò)展波導(dǎo)層為N型InGaAlAs材料，所述隔離層為N型InP材料，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層為N型InGaAlAs材料。

進(jìn)一步的，所述下擴(kuò)展波導(dǎo)層的厚度為0.1μm～0.2μm，所述隔離層的厚度為0.4μm～0.8μm，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層的厚度為0.1μm～0.2μm。

進(jìn)一步的，所述下擴(kuò)展波導(dǎo)層的厚度為0.15μm，所述隔離層的厚度為0.6μm，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層的厚度為0.12μm。

進(jìn)一步的，所述P型限制層和所述電極接觸層設(shè)置在所述腐蝕阻擋層的縱向中部構(gòu)成脊波導(dǎo)，所述脊波導(dǎo)的寬度為2.5um，深度為1.8um。

進(jìn)一步的，所述下波導(dǎo)層的厚度為0.05μm～0.15μm，所述上波導(dǎo)層的厚度為0.05μm～0.15μm，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層與所述多量子阱之間的距離為1μm～2μm。

進(jìn)一步的，所述下波導(dǎo)層的厚度為0.1μm，所述上波導(dǎo)層的厚度為0.1μm，所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層與所述多量子阱之間的距離為1.4μm。

進(jìn)一步的，所述下波導(dǎo)層、所述多量子阱和所述上波導(dǎo)層均采用非摻雜的AlGaInAs材料，所述下限制層采用N型AlGaInAs材料。

本申請實施例采用單邊雙波導(dǎo)拓展結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過將多量子阱產(chǎn)生的光場從下波導(dǎo)層和上波導(dǎo)層之間的區(qū)域中，擴(kuò)展一部分到上擴(kuò)展波導(dǎo)層和下擴(kuò)展波導(dǎo)層之間的區(qū)域中，起到擴(kuò)展近場光斑的作用，從而減小激光器的遠(yuǎn)場垂直發(fā)散角，提高了耦合效率。

所述上擴(kuò)展波導(dǎo)層和下擴(kuò)展波導(dǎo)層采用InGaAlAs材料，由于InGaAlAs材料的高折射率特性，提高了半導(dǎo)體激光器芯片發(fā)散角的一致性，提高了芯片成品率；InGaAlAs材料體系，還能夠提高內(nèi)部電子限制，提高了高溫工作時的特性，無需增加制冷器，更適合非制冷工作。

脊波導(dǎo)的設(shè)計結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掩埋異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，工藝過程簡化，降低芯片制作成本和提高芯片成品率。

附圖說明