[發明專利]前端雙窗口雙光束小夾角輸出超輻射發光二極管

在審

• 申請號: 202111384519.0
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114005923A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 晏長嶺;楊靜航;馮源;李輝;郝永芹;徐莉;岳云震
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/54
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 曲博

前端雙窗口雙光束小夾角輸出超輻射發光二極管屬于半導體發光器件技術領域。現有技術存在光能損失，工藝難度大，光輸出功率難以提高。在本發明中，由下電極、襯底、下限制層、下波導、有源層構成超輻射發光二極管的立方體狀主體，所述主體的各層長度、寬度相同，厚度不同；其特征在于，由上波導、上限制層、覆蓋層、上電極構成超輻射發光二極管的前端雙窗口斜波導，所述前端雙窗口斜波導由兩段斜波導和一段彎曲波導構成，且在主體上一次刻蝕而成，有源層前端面與所述兩段斜波導各自的前端面對應的部分均為出光窗口，兩個出光窗口制作有相同的抗反射涂層。

技術領域

本發明涉及一種前端雙窗口雙光束小夾角輸出超輻射發光二極管，屬于半導體發光器件技術領域。

背景技術

SLD(Super Luminescent Diode，超輻射發光二極管)是一種發光特性介于LD(激光二極管)和LED(發光二極管)之間的半導體發光器件，具有大功率、高斯型寬光譜、弱時間相干性、高效率等特點，用作光纖陀螺儀、光時域反射計、光學相干層析成像等低相干干涉檢測系統中的光源。

SLD是在正向電流注入過程中，在有源層中反轉分布的電子從導帶躍遷到價帶或雜質能級時，與空穴復合而釋放出光子，這些自發輻射的光子在給定腔體中傳播時受增益作用而得到放大。SLD是一種以內部單程增益為特征的光發射器件。SLD的發光原理和邊發射LD類似，都是自發輻射受激放大；兩者的區別在于在發光過程中是否存在振蕩和選模。邊發射LD利用腔體兩端解理面(腔面)之間的光反射(一端全反射、另一端部分反射)進行振蕩選模，提高光輸出功率；而SLD利用斜波導結構與抗反射涂層工藝，有效降低腔面反射率，減輕光反饋，抑制F-P腔諧振，實現寬光譜發光。

現有具有斜波導結構與抗反射涂層的SLD其結構特征如下所述，器件自上而下依次是上電極1、覆蓋層2、上限制層3、上波導4、有源層5、下波導6、下限制層7、襯底8、下電極9，如圖1所示，其中，由下電極9、襯底8、下限制層7、下波導6、有源層5構成器件的立方體狀主體，主體的各層長度、寬度相同，厚度不同；由上波導4、上限制層3、覆蓋層2、上電極1構成器件的平行四邊形柱體狀斜波導，如圖1、圖2所示，俯視形狀為平行四邊形，斜波導的前端面、后端面分別與主體的前端面、后端面平齊，斜波導的前后走向與主體的前后走向呈某一夾角θ，所述斜波導的前后走向是指所述平行四邊形前后對邊中點連線方向，所述主體的前后走向是指所述立方體頂面正四邊形前后對邊中點連線方向。在主體有源層5的前端面、后端面分別制作抗反射性能不同的涂層，一方面在實現器件寬光譜出光的前提下，有源層5前端面與斜波導前端面對應的部分為出光窗口10，由此大功率出光，有源層5后端面與斜波導后端面對應的部分不可避免也有光輸出，如圖2所示，另一方面還有利于器件壽命的延長。

不過，所述現有技術存在其不足，包括：存在光能損失，由有源層5后端面出光造成，該部分功率輸出未能得到有效利用，降低器件有效光輸出；工藝難度大，由于在有源層5前端面、后端面制作的涂層不同，需要分別采用不同的腔面膜工藝完成，不僅增加了工藝步驟，還增加了工藝難度，例如，前端面涂層、后端面涂層的材料不同，必須采取措施防止彼此污染；光輸出功率難以提高，受芯片尺寸的限制，發光腔體長度有限，有效增益面積較小，飽和增益水平較低，直接限制了器件光輸出功率的提高。

發明內容

為了克服現有具有斜波導結構與抗反射涂層的SLD本身及制作工藝的不足，我們發明了一種前端雙窗口雙光束小夾角輸出超輻射發光二極管。