[發明專利]金屬網格大功率垂直腔面發射激光器

有效

• 申請號: 201910363321.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110233423B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 梁棟;劉嵩
• 申請（專利權）人: 常州縱慧芯光半導體科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發明提供一種金屬網格大功率垂直腔面發射激光器，其具有發射孔以及上電極結構，所述上電極結構包括外圍電極以及多根柵線電極，其中，所述外圍電極設置于所述發射孔的外周，所述多根柵線電極與所述外圍電極相連且延伸至所述發射孔之內。本發明通過多根柵線電極，將大氧化孔徑的垂直腔面發射激光器的以增加電流路徑的方式分割成多個窄長塊狀區域，一方面可有效增加大氧化孔徑的垂直腔面發射激光器的中部區域的電流密度，另一方面，電流可從所述多個柵線電極進行橫向傳播，大大提高了發光孔內的電流密度分布的均勻性，提高了轉化效率。同時，大范圍的保持了出射光的相干性。該發明可以應用在激光雷達、紅外攝像頭和深度識別探測器等領域。

技術領域

本發明屬于半導體激光器設計及制造領域，特別是涉及一種金屬網格大功率垂直腔面發射激光器。

背景技術

垂直腔面發射激光器(VCSEL)是以砷化鎵半導體材料為基礎研制，有別于發光二極管(LED)和激光二極管(LD)等其他光源，具有體積小、圓形輸出光斑、單縱模輸出、閾值電流小、價格低廉、易集成為大面積陣列等優點，廣泛應用與光通信、光互連、光存儲等領域。

垂直腔面發射激光器(VCSEL)是一種垂直表面出光的新型激光器，與傳統邊發射激光器不同的結構帶來了許多優勢：小的發散角和圓形對稱的遠、近場分布使其與光纖的耦合效率大大提高，而不需要復雜昂貴的光束整形系統，現已證實與多模光纖的耦合效率竟能大于90％；光腔長度極短，導致其縱模間距拉大，可在較寬的溫度范圍內實現單縱模工作，動態調制頻率高；可以在片測試，極大地降低了開發成本；出光方向垂直襯底，可以很容易地實現高密度二維面陣的集成，實現更高功率輸出，并且因為在垂直于襯底的方向上可并行排列著多個激光器，所以非常適合應用在并行光傳輸以及并行光互連等領域，它以空前的速度成功地應用于單通道和并行光互聯，以它很高的性能價格比，在寬帶以太網、高速數據通信網中得到了大量的應用；最吸引人的是它的制造工藝與發光二極管(LED)兼容，大規模制造的成本很低。

垂直腔面發射激光器(VCSEL)在光通信、光存儲、光互聯、光計算、固態照明、激光打印和生物傳感等領域受到廣泛應用。近年來，在3D人臉識別，接近感應器，激光雷達，紅外攝像，深度探測等新興市場出現更大規模的使用。在不少實際應用中都要求垂直腔面發射激光器(VCSEL)能夠實現高能量密度的工作，有些還要求保持激光光源有一定的相干性。把發光孔徑做成陣列可以增大發光功率，但是能量密度受限于發光點之間的間距，并且相干性也會消除(對某些應用是好事，另外一些應用則希望保留相干性)。增大氧化孔徑是提高能量密度并且保持相干性的一個簡單可行的方案。但是大氧化孔徑的垂直腔面發射激光器(VCSEL)面臨電流密度分布不均勻，導致轉換功率較低，光強分布一致性較差的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種金屬網格大功率垂直腔面發射激光器，用于解決大氧化孔徑垂直腔面發射激光器電流密度分布不均勻等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種金屬網格大功率垂直腔面發射激光器，所述垂直腔面發射激光器具有發射孔以及上電極結構，所述上電極結構包括外圍電極以及多根柵線電極，其中，所述外圍電極設置于所述發射孔的外周，所述多根柵線電極與所述外圍電極相連且延伸至所述發射孔之內。

可選地，所述多根柵線電極間隔連接于所述外圍電極上，并朝所述發射孔的中心延伸。

可選地，所述柵線電極的寬度自所述外圍電極朝所述發射孔內部逐漸減小。

可選地，所述上電極結構還包括若干根柵線連接電極，所述柵線連接電極設置于所述發射孔內，且所述與所述多根柵線電極中的若干根相連。

可選地，所述發射孔為圓形發射孔，所述柵線電極自所述外圍電極朝所述發射孔的圓心延伸，所述柵線連接電極為圓環形柵線連接電極，所述圓環形柵線連接電極自所述外圍電極朝所述發射孔的圓心方向直徑逐漸減小，且各所述圓環形柵線連接電極均與所述若干柵線電極相連。