[發明專利]集成加熱功能的半導體激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210102634.2
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114498286A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張建偉;周寅利;張卓;陳超;寧永強;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/02335
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明

本發明提供一種集成加熱功能的半導體激光器及其制備方法，在半導體激光器的上表面和/或下表面制備微納加熱絲及加熱絲電極，微納加熱絲的兩端與加熱絲電極連接，加熱絲電極向微納加熱絲供電，微納加熱絲對半導體激光器進行加熱。本發明能夠實現半導體激光器的芯片級加熱功能的集成，不會額外增加芯片體積及成本；加熱絲通過常規的金屬沉積工藝即可制備完成，制備方法簡單，兼容性好。

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，特別涉及一種集成加熱功能的半導體激光器及其制備方法。

背景技術

半導體激光器由于具有體積小、效率高、波長豐富等獨特優勢，近年來已經廣泛應用到航天、醫療、工業、通信等領域，未來在消費電子、激光雷達、AR/VR、傳感探測等領域還將得到更為廣闊的應用。

隨著應用領域的不斷擴展，越來越多的應用場景要求半導體激光器具有加熱功能。例如，當激光雷達工作在環境溫度較低如冰凍環境下，半導體激光器芯片表面易于出現結霜或者結露現象，引起表面材料受損或者電極的短路甚至燒損；當半導體激光器應用于航天時，極低的工作溫度下半導體材料甚至容易出現載流子凍析效應，使得半導體激光器的工作電壓急劇升高，無法正常傳輸載流子，使得半導體激光器無法正常發光。因而，在上述環境中應用時，需要采用加熱系統確保半導體激光器芯片的工作溫度正常。但是現有的控溫方式均將半導體激光器封裝到TEC控溫模塊或者帶有液體循環系統的溫控模塊中，控溫模塊的成本及體積均遠遠超出了半導體激光器芯片本身的成本與體積，限制了半導體激光器的應用領域。

發明內容

本發明的目的是為了克服已有技術的缺陷，提出一種集成加熱功能的半導體激光器及其制備方法，在半導體激光器本體上制備加熱絲，具有成本低、體積小的優勢。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供一種集成加熱功能的條形半導體激光器，包括激光器芯片和制備在激光器芯片正面和背面的激光器電極，激光器電極與激光器芯片電連接，在激光器芯片的正面和/或背面制備有微納加熱絲和加熱絲電極，微納加熱絲與加熱絲電極連接。

優選地，微納加熱絲為單層結構或通過絕緣層隔離開的疊層結構。

優選地，微納加熱絲的走線形式為Z形走線、蛇形走線、環形走線或回字形走線。

優選地，在激光器芯片的正面和/或背面避開激光器電極的區域制備微納加熱絲和加熱絲電極。

優選地，激光器電極位于激光器芯片的正面和/或背面的中心區域，在激光器電極的一側或兩側制備微納加熱絲和加熱絲電極。

本發明提供一種集成加熱功能的條形半導體激光器的制備方法，包括如下步驟：

S1、在激光器芯片的正面和背面制備激光器電極；

S2、在激光器芯片的正面和/或背面制備微納加熱絲和加熱絲電極，微納加熱絲與加熱絲電極連接。

優選地，步驟S2具體包括如下步驟：

S21、通過光刻工藝將掩模版的掩模圖形制備到激光器芯片的正面和/或背面的預定區域；

S22、通過金屬沉積工藝在激光器芯片的正面和/或背面的預定區域沉積金屬材料，形成微納加熱絲與加熱絲電極。

本發明提供一種集成加熱功能的垂直腔面發射激光器，包括襯底，在襯底的背面依次制備有下電極和下絕緣層，在襯底的正面依次制備有下DBR反射鏡、發光層和上DBR反射鏡，在上DBR反射鏡的上表面制備有上電極，在發光層上避開上DBR反射鏡的位置制備有上絕緣層，在上絕緣層和/或下絕緣層的表面制備有微納加熱絲和加熱絲電極，微納加熱絲與加熱絲電極連接。

本發明提供一種集成加熱功能的垂直腔面發射激光器的制備方法，包括如下步驟：