根据本公开案的一个实施方式，提供一种制造包含增益部分、QWI输出窗和QWI波导区域的半导体激光二极管的方法。QWI波导区域通过使用量子阱混合来制造，且所述QWI波导区域界定激光二极管的QWI输出窗中的QWI波导部分。对激光波长λL来说，QWI输出窗是透明的。QWI输出窗中的QWI波导部分的特征为大于增益部分的能量带隙的能量带隙以使得QWI波导部分和QWI输出窗中的带隙波长λQWI小于激光波长λL。QWI输出窗的特征为光致发光波长λPL。制造方法包含基于比较激光波长λL与QWI输出窗的光致发光波长λPL来判定激光二极管可靠性的λPL筛选协议。公开并请求附加实施方式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】包含量子阱混合(QWI)输出窗和波导区域的激光二极管与制造方法专利技术背景本申请请求2010年4月14日申请的第12/760，092号美国申请案的优先权权益。
本公开案涉及包括透明输出窗的半导体激光器，且更具体地，涉及制造所述激光器的方法并涉及所述激光器的可靠性。
技术介绍
本专利技术者已认识到:由输出面处与接近输出面的灾变光学镜损伤(COMD)引起的故障通常缩短边缘发射半导体激光器的寿命。COMD机制涉及发生在输出面处和接近输出面的一些相关联的物理处理，所述处理包括光的吸收、半导体材料的氧化、面表面上的电流和缺陷中心处的自由载体的非辐射重组。理论上，所述物理处理可相互作用并引起快速的温升，所述温升转而加速上述物理过程，从而增加激光面熔融、缺陷生长和激光故障的可能性。通常采用面钝化处理来降低上述COMD故障率。然而，一些钝化处理技术可为相对低产量的处理并通常要求精良的设备，且通常不适用于批量生产。一个例子是E-2钝化处理过程，在所述处理中，激光棒在超高真空中裂开并立即用保护层处理以防止面处的半导体材料的氧化。替代性钝化处理(比如具有透明输出窗的激光棒在空气中裂开且在裂开的面上不存在原位薄硅涂层的处理)更适于批量生产，但所述替代性钝化处理不被认为等效于比较繁琐的钝化处理(比如E-2处理)。
技术实现思路
尽管本公开案的方法对各种半导体激光配置具有适用性，但本专利技术者已认识到:在合成530-nm绿色激光器环境中尤其需要有效透明输出窗，在所述环境中，原生IR激光源(例如1060-nm分布式布雷格反射器(DBR)激光器)的输出频率由适当的波长转换装置加倍，因为原生激光二极管需要满足非常严格的寿命和可靠性的需求。本专利技术者已进一步认识到:在COMD范畴中，DBR和其它类型的激光二极管中的大多数故障位置在输出面处和接近输出面。量子阱混合(QWI)为已知的可用于修改半导体量子阱结构的特性的带隙工程的后生长方法，且所述量子阱混合通常用于形成半导体激光器的各个部分(例如，波导部分、输出窗等)。已引进各种QWI技术(包括但不限于快速热退火、离子注入无序化、无杂质空位诱导混合、光吸收诱导混合、杂质诱导层混合等)。在QWI输出窗环境中，通过检查可靠激光二极管和不可靠激光二极管的窗口，本专利技术者已发现:使用相对简单的、低成本的面形成过程是有可能的，且还能通过参考激光器的透明QWI输出窗的最小带隙波长位移并使用所述信息以达成量化激光器的可靠性的方法来实现良好可靠性。根据本公开案的一个实施方式，提供一种制造包含增益部分、QWI输出窗和QWI波导区域的半导体激光二极管的方法。QWI波导区域通过使用量子阱混合来制造，且所述QWI波导区域界定激光二极管的QWI输出窗中的QWI波导部分。对激光波长兑，QWI输出窗是透明的。QWI输出窗中的QWI波导部分的特征为大于增益部分的能量带隙的能量带隙以使得QWI波导部分和QWI输出窗中的带隙波长Aqwi小于激光波长λ LO QWI输出窗的特征为光致发光波长λρι；。制造方法包含基于比较激光波长λ 与QWI输出窗的光致发光波长λ a来判定激光二极管可靠性的λ a筛选协议。根据本公开案的另一实施方式，半导体激光二极管的特征为临界吸收波长λ y且制造方法包含ApJf选协议，所述λ PJ!选协议通过判定QWI输出窗的光致发光波长λ PL是否足够低以保证Ac= λ 的对应温度在激光器的操作温度范围外来判定激光二极管可靠性。根据本公开案的又一另外实施方式，提供包含增益部分、QWI输出窗和QWI波导区域的半导体激光二极管。QWI波导区域通过使用量子阱混合来制造，且所述QWI波导区域界定激光二极管的QWI输出窗中的QWI波导部分。对激光波长λ兑，QWI输出窗是透明的。QWI输出窗中的QWI波导部分的特征为大于增益部分的能量带隙的能量带隙以使得QWI波导部分和QWI输出窗中的带隙波长Aqwi小于激光波长λ LO激光波长Alj约为1060nm且QWI输出窗的光致发光波长λΡ4、于约993nm。在另外实施方式中，QWI输出窗的能量带隙为大于对应所述激光波长λ ^的能量带隙的至少79meV。【附图说明】当结合以下图式读取时，可最佳地了解本公开案的【具体实施方式】的下列详细描述，在所述图式中，用相同的元件符号指示相同的结构，且其中:图1为包括适用于本公开案的方法的DBR激光器的频率转换激光源的示意图；及图2为激光二极管临界吸收波长λ。的图示。【具体实施方式】图1为频率转换激光源的示意图，所述频率转换激光源包含(例如，在1060nm下操作的)DBR激光器10和配置为用于二次谐波产生(SHG)以加倍1060nm信号的频率的波长转换装置20。DBR激光器10的具体结构在本公开案的范围外，且所述DBR激光器10的具体结构可从关于标的的各种教义截取。一般来说，DBR激光器10包含四个部分:波长选择部分12、可选相位部分14、增益部分16和QWI输出窗18。也可称为激光器10的DBR部分的波长选择部分12通常包含定位在激光腔的有源区外的第一顺序布拉格光栅或第二顺序布拉格光栅。在光栅作为反射系数取决于波长的镜子时，所述部分提供波长选择。DBR激光器10的增益部分16提供激光器的光学增益，且可为精密波长控制提供相位部分14。通常提供QWI输出窗18以提高耐用性和可靠性，且所述QWI输出窗18不具有控制电极；然而，控制电极11、13、15在波长选择部分12、相位部分14和增益部分16中示意性地图示。反射涂层通常涂覆在QWI输出窗18和DBR激光器10的相对端面处。为降低激光器10中的光学吸收，波长选择部分12、相位部分14和QWI输出窗18包含对应的QWI波导区域，其中相对于增益部分16的激光波长，各自部分的带隙通过量子阱混合(QWI)过程转移到较短波长(或较高能量)。在DBR激光器的波长选择部分12、相位部分14和QWI输出窗18中，共同地示意性地图示所述QWI波导区域以作为沿DBR激光器10的纵轴延伸的量子阱混合(QWI)波导17。通常，在增益部分10中不存在量子阱混合。本专利技术者已认识到:包括QWI输出窗18中的部分的QWI波导17中的低吸收与具有AO面的激光器的可靠性紧密相关，所述AO面通常包括无原位钝化处理的空气裂开输出窗。进一步地，QffI波导17中的所述低吸收在本文中被认为是判定激光器的AO面是否可靠的强指示器。根据本公开案，激光二极管的QWI区域中的吸收水平可通过测量以下参数来估计:i)在晶圆的量子阱混合后的QWI波导光致发光(PL)波长；和ii)完整个别激光器的相位部分光电流。举例来说，按照以下进一步详细解释，在具有AO面的1060nm DBR激光器的情况下，预计小于993nm的QWI波导PL波长(也就是，在与激光波长λ 比较时，减少67nm的波长(或扩展至少79meV的能量带隙))可作为适当的可靠性基准。也预计所述基准将可适用于在光谱的其它部分中发射的其它类型的半导体激光器。本公开案的方法可在制造可靠的半导体激光二极管10的操作中使用，所述可靠的半导体激光二极管10包含激光二极管10的无源部分12、14和激光二极管10的QWI输出窗18中的QWI波导部分。方法也可在筛选不可靠半导体激光二极管10的操作中使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造包含增益部分、QWI输出窗和QWI波导区域的半导体激光二极管的方法，其中：所述半导体激光二极管的特征为激光波长λL;所述QWI波导区域通过使用量子阱混合来制造，且所述QWI波导区域界定所述激光二极管的所述QWI输出窗中的QWI波导部分；对所述激光波长λL来说，所述QWI输出窗是透明的；所述QWI输出窗中的所述QWI波导部分的特征为大于所述增益部分的能量带隙的能量带隙以使得所述QWI波导部分和所述QWI输出窗中的所述带隙波长λQWI小于所述激光波长λL；所述QWI输出窗的特征为光致发光波长λPL；及所述制造方法包含基于比较所述激光波长λL与所述QWI输出窗的所述光致发光波长λPL来判定激光二极管可靠性的λPL筛选协议。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：张传阳，陈建治，马丁·H·胡，洪·其·阮，中恩·扎赫，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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