[發明專利]具混合光柵結構的面發射激光元件與制法

有效

• 申請號: 201911166887.0
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN112952551B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 潘建宏;吳承儒
• 申請（專利權）人: 光環科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/18
• 分類號: H01S5/18;H01S5/12;H01S5/22
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 李懷周

1.一種具混合光柵結構的面發射激光元件，可產生具有一激光波長的激光，其特征在于，該面發射激光元件包括：

一半導體堆疊結構，可在接受一電流時產生具有該激光波長的該激光，并使該激光自該半導體堆疊結構的一出光面射出，且該出光面是位于該半導體堆疊結構的一頂面；

一光柵層，位于該半導體堆疊結構上，該光柵層具有包括沿著至少一第一水平方向分布排列的多個微光柵結構；

其中，該光柵層至少在該第一水平方向上被區分為包括：至少一第一光柵區及至少一第二光柵區，于各該第一光柵區及該第二光柵區內分別包含多個該微光柵結構；其中，該第一光柵區內的多個該微光柵結構的光柵周期是符合以下數學式：并且，該第二光柵區內的多個該微光柵結構的光柵周期是符合以下數學式：其中，∧是光柵周期長度，λ是該激光的該激光波長，n_eff是半導體波導的等效折射率；其中，m＝1且o＝2；該第一光柵區又被稱為第一階光柵結構區、且該第二光柵區又被稱為第二階光柵結構區，藉以在該光柵層形成一混合光柵結構；其中，該出光面是由該第二光柵區所定義，該激光是由該出光面垂直射出；

該光柵層在沿著一第二水平方向上也具有多個該微光柵結構，該第二水平方向與該第一水平方向垂直；該光柵層在該第二水平方向上也被區分為至少一該第一光柵區及至少一該第二光柵區，于該第二水平方向上各該第一光柵區及該第二光柵區內分別各包含多個該微光柵結構；藉此，當由垂直于該半導體堆疊結構的該頂面方向觀之，該多個該微光柵結構在該光柵層上是呈現點狀陣列排列，且由該第一水平方向上的該第二光柵區及該第二水平方向上的該第二光柵區兩者協同定義出矩形的該出光面；

于該光柵層中更包含兩相位差光柵結構；其中之一該相位差光柵結構是位于該第二光柵區內于該第一水平方向上的中間處附近、另一該相位差光柵結構則是位于該第二光柵區內于該第二水平方向上的中間處附近；且該相位差光柵結構的寬度可提供一相位差距離，使得分別在該第一水平方向與該第二水平方向上位于該相位差光柵結構兩側的多個微光柵結構兩者間具有一相位差；該相位差光柵結構的所提供的該相位差距離是四分之一該激光波長。

2.根據權利要求1所述的具混合光柵結構的面發射激光元件，其特征在于，該第二光柵區是位于該光柵層在該第一水平方向與該第二水平方向上的一中間區域；當由垂直于該半導體堆疊結構的該頂面方向觀之時，該第二光柵區是位在該半導體堆疊結構的該頂面的一中央區域，且該第一光柵區實質上是環繞位該第二光柵區的外周圍區域；其中，該第二光柵區于該第一水平方向及該第二水平方向上的寬度分別都是介于六分之一至二分之一的該光柵層于該第一水平方向及該第二水平方向上的總寬度。

3.根據權利要求1所述的具混合光柵結構的面發射激光元件，其特征在于，于該半導體堆疊結構的該頂面是包含多個呈陣列排列且獨立存在的該出光面，該光柵層于每一個該出光面處無論是于該第一水平方向或該第二水平方向上都是設置該第二光柵區，且該光柵層除了多個該出光面之外的其他區域無論是于該第一水平方向或該第二水平方向上都是設置該第一光柵區；藉此可在該半導體堆疊結構的該頂面定義出各自獨立且呈陣列排列的多個小出光面。

4.根據權利要求1所述的具混合光柵結構的面發射激光元件，其特征在于，該半導體堆疊結構包括：

一半導體基板；

一下披覆層(claddinglayer)，位于該半導體基板上；

一下光局限(Separated?Confinement?Hetero-Structure；簡稱SCH)層，位于該下披覆層上；

一主動層(active?regionlayer)，位于該下光局限層上；

一上光局限層，位于該主動層上；

一間隔層，位于該上光局限層上；其中，該光柵層是位于該間隔層上；

一上披覆層位于該光柵層上；以及

一接觸層位于該上披覆層上。