[發明專利]可調控光學模態的雷射結構的制造方法

在審

• 申請號: 202010577650.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN112993749A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 楊英杰
• 申請（專利權）人: 元光科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 何為;袁穎華

一種可調控光學模態的雷射結構的制造方法，是在基板上以蒸鍍、濺鍍或磊晶法依序成長第一分布式布拉格反射鏡（DBR）、發光層、第二分布式布拉格反射鏡以及第三分布式布拉格反射鏡，該第三分布式布拉格反射鏡由單層或多層介電質組成，并在該第三分布式布拉格反射鏡中央或周圍區域經選擇性蝕刻出一開口（Aperture）結構。本發明將該開口結構實現于整體雷射結構頂端的第三分布式布拉格反射鏡的介電質結構中，可透過控制開口的直徑或面積以及介電質晶層數目以調控雷射結構所產生的光學模態，進而改變發散角度，令其發散角度變小（小于15度），可使得遠場發光呈現均勻的強度分布，以及增大在光纖中傳輸距離。

技術領域

本發明有關于一種可調控光學模態的激光結構的制造方法，尤指涉及一種將開口（Aperture）結構實現于整體雷射結構頂端的分布式布拉格反射鏡（Distributed BraggReflector, DBR）的介電質晶層結構的制造方法。

背景技術

近年來人工智能（AI）與自駕車產業正快速發展中，由于紅外波長（700-1600nm）的垂直共振腔面射型雷射（Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, VCSELs）具有：(1)高速；(2)高功率轉換效率（Power Conversion Efficiency,PCE）；(3)同調性（Coherency）；(4)面射發光，(5)可以形成大功率距陣；以及(6)芯片生產與封裝容易、制造成本低的特點。因此，可大量應用于AI與自駕車的傳感系統中。但是一般現有的VCSELs為多模態發光，遠場（Far-field）呈現周邊高中央低不均勻的強度（Intensity）分布，為了改善修正該遠場發光強度不均勻的現象，在封裝上需要增加二次光學透鏡，導致成本增加、制造困難與良率下降等問題；另外，一般現有的VCSELs發光角是25度左右，對于需要小角度（小于15度）的傳感光源與照明應用也需要增加二次光學透鏡，同樣地導致成本增加、制造困難與良率下降等問題。

發明內容

本發明的主要目的在于，克服已知技術所遭遇的上述問題，并提供一種將開口結構實現于整體雷射結構頂端的第三分布式布拉格反射鏡的介電質結構中，可透過控制開口的直徑或面積以及介電質晶層數目以調控雷射結構所產生的光學模態。

本發明的另一目的在于，提供一種具有可以調控光學模態的分布式布拉格反射鏡，使其遠場發光強度均勻，以及增大在光纖中傳輸距離的可調控光學模態的雷射結構的制造方法。

本發明的另一目的在于，提供一種具有可以調控光學模態的分布式布拉格反射鏡，使其發散角度變小（小于15度）的可調控光學模態的雷射結構的制造方法。

為達以上目的，本發明采用的技術方案是，一種可調控光學模態的雷射結構的制造方法，其至少包含下列步驟：步驟一：在一基板上以蒸鍍、濺鍍或磊晶法成長一第一分布式布拉格反射鏡（Distributed Bragg Reflector, DBR）；步驟二：在該第一分布式布拉格反射鏡上以蒸鍍、濺鍍或磊晶法成長一發光層（Active Layer）；步驟三：在該發光層上以蒸鍍、濺鍍或磊晶法成長一第二分布式布拉格反射鏡；以及步驟四：在該第二分布式布拉格反射鏡上以蒸鍍、濺鍍或磊晶法成長單層或多層介電質以形成一第三分布式布拉格反射鏡，并在該第三分布式布拉格反射鏡中央或周圍區域經選擇性蝕刻出一開口（Aperture）結構。

于本發明上述實施例中，該基板為半導體基板。

于本發明上述實施例中，該步驟四形成的該第三分布式布拉格反射鏡的介電質晶層數目介于1-20之間。

于本發明上述實施例中，該步驟四在該第三分布式布拉格反射鏡中央區域被選擇性蝕刻的開口結構的直徑范圍介于2-15μm之間。

于本發明上述實施例中，該第三分布式布拉格反射鏡的介電質晶層由氮化硅（SiN_x）、氧化硅（SiO₂）、氧化鋁（AlO_x）、氧化鋅（ZnO）或氧化鎂（MgO）所組成或以上任意混合組成。

附圖說明