[實用新型]一種垂直腔面發(fā)射激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022155769.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN213093557U
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張一;沈志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳博升光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請公開了一種垂直腔面發(fā)射激光器，包括：第一反射層；活性層，被配置為具備量子阱；以及高對比度光柵層，被配置為與第一反射層形成諧振腔，活性層位于高對比度光柵層與第一反射層之間；其中，沿第一反射層的中心區(qū)域指向第一反射層的外邊緣區(qū)域的方向，所述高對比度光柵層的折射率在二維方向上按預(yù)設(shè)規(guī)則變化，以對通過所述高對比度光柵層出射的激光進(jìn)行整形。本申請通過設(shè)置在二維方向上折射率按預(yù)設(shè)規(guī)則的高對比度光柵結(jié)層，一方面簡化上反射鏡外延結(jié)構(gòu)，降低了器件外延工藝及制備難度；另一方面可以對出射激光進(jìn)行針對性整形和控制，無需后續(xù)的光路設(shè)計，具有使用方便、光束質(zhì)量高、制備工藝簡單等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請一般涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直腔面發(fā)射激光器。

背景技術(shù)

垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-cavitysurface-emittinglaser,VCSEL)具有體積微型化、功率損耗低、輸出光束質(zhì)量好、調(diào)制速度快等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于光通信、激光雷達(dá)、3D顯示等眾多領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的VCSEL需要上下反射鏡實現(xiàn)激光的腔內(nèi)震蕩，常見的反射鏡通常是分布式布拉格反射鏡(DBR)，DBR由多個交替層構(gòu)成，相鄰兩個交替層具有不同的折射率，每層由具有周期性折射率變化的介電質(zhì)或半導(dǎo)體材料構(gòu)成，每層的厚度與有源區(qū)的發(fā)光波長以及材料的折射率有關(guān)，為了獲得大于99％的腔反射率，上下DBR的周期數(shù)基本在20-60之間，甚至更多，這給材料外延生長的精確度和外延時長帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

同時，由于半導(dǎo)體激光器本身的限制，所有的半導(dǎo)體激光器包括VCSEL都存在包括較大發(fā)散角的缺點，這使得VCSEL在應(yīng)用過程中需要后續(xù)的光路或光學(xué)元件對VCSEL的輸出光束進(jìn)行控制，以此實現(xiàn)光束的諸如聚焦、擴(kuò)束或準(zhǔn)直功能，這給VCSEL的使用帶來的很大的麻煩，而且增加了VCSEL的制造成本。

實用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，本申請期望提供一種垂直腔面發(fā)射激光器。

作為本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N垂直腔面發(fā)射激光器。

作為優(yōu)選，所述垂直腔面發(fā)射激光器包括：

第一反射層；

活性層，被配置為具備量子阱；以及

高對比度光柵層，被配置為與所述第一反射層形成諧振腔，所述活性層位于所述高對比度光柵層與所述第一反射層之間；

其中，沿所述第一反射層的中心區(qū)域指向所述第一反射層的外邊緣區(qū)域的方向，所述高對比度光柵層的折射率在二維方向上按預(yù)設(shè)規(guī)則變化，以對通過所述高對比度光柵層出射的激光進(jìn)行整形。

作為優(yōu)選，沿所述第一反射層的中心區(qū)域指向所述第一反射層的外邊緣區(qū)域的方向，所述高對比度光柵層的折射率在二維方向上逐漸降低。

作為優(yōu)選，沿所述第一反射層的中心區(qū)域指向所述第一反射層的外邊緣區(qū)域的方向，所述高對比度光柵層的折射率在二維方向上逐漸增加。

作為優(yōu)選，所述高對比度光柵層由從所述活性層向上凸起的二維微柱陣列所形成；沿所述第一反射層的中心區(qū)域指向所述第一反射層的外邊緣區(qū)域的方向，所述二維微柱陣列的占空比在二維方向上基于所述預(yù)設(shè)規(guī)則變化。

作為優(yōu)選，所述二維微柱陣列的占空比為5～95％。

作為優(yōu)選，還包括第二反射層，所述第二反射層位于所述高對比度光柵層和所述活性層之間，所述第二反射層、所述高對比度光柵層和所述第一反射層共同形成所述諧振腔；

其中，所述第一反射層和所述第二反射層中的一者為N型反射器層，另一者為P型反射器層。

作為優(yōu)選，還包括位于所述高對比度光柵層與所述第二反射層之間的用于支撐所述高對比度光柵層的襯墊層。