[發明專利]一種垂直腔面發射激光器及其制造方法與應用

有效

• 申請號: 202010143255.9
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111211482B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張成;劉嵩;梁棟;翁瑋呈;丁維遵;趙勵;張鵬飛;毛明明
• 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: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/183
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

本發明提出一種垂直腔面發射激光器及其制造方法與應用，包括，襯底；第一反射層，形成在所述襯底上；至少兩個發光單元，形成在所述第一反射層上，每一所述發光單元包括至少兩個發光子單元；第一溝槽，形成在所述至少兩個發光單元之間，所述第一溝槽暴露出所述襯底；絕緣層，形成在所述第一溝槽內；第一電極，形成在所述至少兩個發光單元上，連接所述至少兩個發光單元，且每一所述發光單元內的發光子單元通過所述第一電極連接，形成公共陽極；至少兩個第二電極，與所述第一反射層接觸；其中，所述第一電極覆蓋所述發光子單元，所述發光子單元發射的光線通過所述襯底出射。本發明提出的垂直腔面發射激光器應用頻率快。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別涉及一種垂直腔面發射激光器及其制造方法與應用。

背景技術

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：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；腔體積減小使得其自發輻射因子較普通端面發射激光器高幾個數量級，這導致許多物理特性大為改善；可以在晶圓上片測試，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。

傳統VCSEL采用的是共陰極方式，導致驅動系統無法選擇體積更小，速度更快的N-MOS driver，同時傳統VCSEL的陽極及陰極還需要進行打線。

發明內容

鑒于上述現有技術的缺陷，本發明提出一種垂直腔面發射激光器及其制造方法與應用，以降低發光單元的面積，同時可以選擇體積更小，速度更快的N-MOS driver，提高器件的應用頻率，避免打線步驟。

為實現上述目的及其他目的，本發明提出一種垂直腔面發射激光器，包括，

襯底；

第一反射層，形成在所述襯底上；

至少兩個發光單元，形成在所述第一反射層上，每一所述發光單元包括至少兩個發光子單元；

第一溝槽，形成在所述至少兩個發光單元之間，所述第一溝槽暴露出所述襯底；

絕緣層，形成在所述第一溝槽內；

第一電極，形成在所述至少兩個發光單元上，連接所述至少兩個發光單元，且每一所述發光單元內的發光子單元通過所述第一電極連接，形成公共陽極；

至少兩個第二電極，與所述第一反射層接觸；

其中，所述第一電極覆蓋所述發光子單元，所述發光子單元發射的光線通過所述襯底出射。

進一步地，每一所述發光子單元包括有源層及第二反射層，所述有源層形成在所述第一反射層上，所述二反射層形成在所述有源層上。

進一步地，所述第一溝槽貫穿所述第一反射層，將所述第一反射層分成多個部分。

進一步地，部分所述第一電極位于所述第一溝槽內，部分所述第一電極位于所述絕緣層上。

進一步地，所述多個發光子單元之間形成有第二溝槽，所述第二溝槽暴露出所述第一反射層。

進一步地，部分所述絕緣層形成在所述第二溝槽內，部分所述第一電極形成在所述第二溝槽內。

進一步地，所述第一反射層形成在所述襯底的第二表面上。