[發明專利]一種出射相干光的VCSEL陣列芯片

有效

• 申請號: 202110546169.7
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113258438B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李沖;張琛輝;李占杰;楊帥;李巍澤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/183;H01S5/42;G02B5/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 林聰源

1.一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，包括：

VCSEL激光芯片，所述VCSEL激光芯片從上至下包括襯底層、第一反射鏡以及激光發射單元陣列，每個所述激光發射單元與所述第一反射鏡接觸邊緣設有N電極，其端面邊緣設有P電極，且在所述激光發射單元上與所述P電極不接觸的位置設有第一鈍化層，在所述第一反射鏡上與所述N電極不接觸的位置設有第二鈍化層；

與所述VCSEL激光芯片間隔設置的等離子體輻射層，且在所述等離子體輻射層一面上刻畫有與所述激光發射單元陣列相對應的等離子體輻射柵，另一面上設有反射層；

其中，所述激光發射單元從上至下依次包括有源層、氧化限制層和第二反射鏡，所述氧化限制層的中間設有通光孔，且所述激光發射單元陣列中包括第一激光發射單元和第二激光發射單元，所述第一激光發射單元在所述第一反射鏡上增加增反膜，所述第二激光發射單元在所述第二反射鏡上增加增反膜，使得所述第一激光發射單元垂直向所述等離子輻射層發射激光，使得所述等離子體輻射柵的自由電子發生集體振蕩，激發出表面等離激元，所述表面等離激元在所述等離子體輻射柵和所述等離子體輻射層之間震蕩傳播，且所述表面等離激元在所述反射層的作用下，以倏逝波形式垂直于所述等離子體輻射層表面方向傳播，并激發所述第二激光發射單元發光，發出相干光。

2.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述第一反射鏡為Al_xGa_(1-x)As/Al_yGa_(1-y)As雙層結構的N型分布式布拉格反射鏡，反射率為99％-99.5％。

3.如權利要求2所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述第一反射鏡的對數為5至20對。

4.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述第二反射鏡為Al_xGa_(1-x)As/Al_yGa_(1-y)As雙層結構的P型分布式布拉格反射鏡，反射率為99％-99.5％。

5.如權利要求4所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述第二反射鏡的對數為5至20對。

6.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述襯底層的材料包括GaAs、InP、GaN或Si。

7.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述激光發射單元陣列在所述第一反射鏡上呈環形排列，所述等離子體輻射柵為環形等離子體輻射柵。

8.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，所述反射層的材料包括Au、Ag或Al，且所述反射層的底面設有等離子襯底層。

9.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，通過時延電路使得所述第二激光發射單元發射激光。

10.如權利要求1所述的一種出射相干光的VCSEL陣列芯片，其特征在于，應用于大功率相干激光器的制備。