一种具有梳状电流分布的半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有梳状电流分布的半导体激光器，包括衬底、金属接触层和欧姆接触层，所述衬底、金属接触层和欧姆接触层之一采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与金属接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述金属接触层与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底、金属接触层和欧姆接触层采用电阻梳状分布结构。本实用新型专利技术通过将激光器的金属接触区或者欧姆接触区制作为电阻梳状分布结构来实现具有增益‑折射率复合耦合光栅的半导体激光器。本实用新型专利技术可以不涉及二次外延工艺，简化了器件的制作难度，同时，还保留了增益耦合光栅半导体激光器的诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有梳状电流分布的半导体激光器
本技术涉及一种半导体器件，具体涉及一种具有梳状电流分布的半导体激光器。
技术介绍
分布式反馈(DistributedFeedback，DFB)半导体激光器(DFB-LD)与分布式布拉格反射器(DistributedBraggReflector，DBR)半导体激光器(DBR-LD)均是由内含布拉格光栅来实现光的反馈。两者的区别在于光栅和有源区的位置不同。1972年科克尼克(H.Kogelnik)和香克(C.V.Shank)等人的理论分析中指出，在DFB-LD中存在两种基本的反馈方式，一种是折射率周期性变化引起的布拉格反射，即折射率耦合型(Index-Coupling)，另一种是增益周期性变化引起的分布反馈，即增益耦合(Gain-Coupling)。与依靠两个反射端面来形成谐振腔的F-P腔激光器相比，DFB-LD的谐振腔本身具有选择模式的能力。和DFB激光器相似，DBR激光器也是通过内含布拉格光栅来实现光的反馈的，易于与其它器件集成。对于折射率耦合型DFB-LD而言，在与布拉格波长(与光栅周期的二分之一成整数倍关系)相对称的位置上存在着两个损耗相同且最低的模式。换言之，折射率耦合DFB-LD原理上是双模激射，单模成品率依赖于管芯腔面光栅的位相状况。当一个端面低反射率镀膜，令一个端面高反射率镀膜时，单模成品率在50％以上。中心引入λ/4相移光栅可以提高单模激射率，但是注入电流过大时易于在相移处形成烧孔效应，破坏了λ/4相移作用，使高功率工作时单模稳定性变差，线宽难以做得更窄。而引入CMP可以实现大功率，稳定单模输出，但是制作工艺复杂，成品率低。在制作工艺上，折射率耦合型DFB-LD在光栅制备后需要进行二次外延，二次外延和光栅制作工艺十分关键，影响到分布反馈激光器的性能。而增益耦合型DFB-LD恰好在布拉格波长上存在着一个损耗为最低的模式，可以实现单模激射。增益耦合型DFB-LD具有单模成品率高，高的边模抑制比，受端而反射的影响较小，抗外部反馈能力强，纯增益耦合型可以在不增加阈值电流的前提下，将阈值增益差做得很大等优点。但是增益光栅的制作及光栅表面的再生长是其制作的难点，还容易在有源区引入大量的非辐射复合缺陷，影响到激光器的激射特性。增益折射率复合型DFB-LD具有两种耦合类型的优点，但是增益折射率复合型DFB-LD中两种耦合模式不易控制，通信中增益扰动，有源区周期性的吸收，易引起阈值电流的上升。DBR-LD虽然也能够单模工作，但它的单模工作稳定性比DFB-LD差，DBR-LD的反射率非常容易影响器件的性能，要想获得高性能的DBR-LD，就必须对耦合系数加以优化。从结构、工艺的角度来看，DBR-LD中的有源区和光栅区的材料是不同的，光栅区对有源区的激射波长是透明的。在实际器件中，两个波导是在不同的外延层中制作的。这意味着DBR-LD的制作工艺要难于DFB-LD的工艺。综上所述，在内含布拉格光栅的半导体激光器在制作工艺上都存在一定的难度问题，折射率耦合型在光栅制备后好进行二次外延；增益耦合型的制作涉及有源区的加工，对器件的性能有较大影响；DBR-LD的制作工艺要难于DFB-LD的工艺。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出了一种具有梳状电流分布的半导体激光器，技术方案如下。一种具有梳状电流分布的半导体激光器，半导体激光器包括衬底、金属接触层和欧姆接触层，其中，所述衬底、金属接触层和欧姆接触层之一采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与金属接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述金属接触层与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底、金属接触层和欧姆接触层采用电阻梳状分布结构。进一步地，所述半导体激光器还包括在所述衬底上依次设置的下限制层、下波导层、有源区、上波导层和上限制层和在所述衬底下设置的背电极层，以及在所述金属接触层上设置的上电极层；欧姆接触层设置在上限制层和金属接触层之间；其中，所述下限制层、下波导层、有源区、上波导层、上限制层和欧姆接触层构成外延结构。进一步地，所述半导体激光器采用折射率导引结构或者增益导引结构。进一步地，在所述衬底、下波导层或者上波导层制备光栅结构。进一步地，所述外延结构还包括横模限制结构。进一步地，所述电阻梳状分布结构的分布规律是全部电阻值呈梳状高低分布，或者是部分区域电阻值呈梳状高低分布，其他区域电阻值呈均一分布。进一步地，所述电阻梳状分布结构呈每个高电阻区面积大小均一，同时每个低电阻区面积大小均一的周期分布；或者呈各个高电阻区面积大小和各个低电阻区面积大小均不均一但有规律的分布。进一步地，当所述欧姆接触层采用电阻梳状分布结构时，所述上限制层采用电阻梳状分布结构，其分布规律是上限制层的全部电阻值呈梳状高低分布，或者是上限制层的部分区域电阻值呈梳状高低分布，其他区域电阻值呈均一分布。进一步地，所述电阻梳状分布结构中，高低电阻区的占空比一致或者不一致。本技术的有益效果：本技术通过将激光器的金属接触区或者欧姆接触区制作为电阻梳状分布结构，这种电流的分布可以改变介电常数实部和虚部的大小和分布，实现具有增益-折射率复合耦合型的DFB-LD或DBR-LD。所述电阻梳状分布结构使注入的载流子浓度成梳状分布，进而形成增益和折射率的规律性变化。这种变化使本技术具有单模激射，高的边模抑制比，受端而反射的影响较小，抗外部反馈能力强，可以在不增加阈值电流的前提下，将阈值增益差做得很大等优点，同时还不会引入大量的非辐射复合缺陷。在制作工艺上，由于本技术的制作过程可以不涉及二次外延，从而降低了对制备工艺的要求，也降低了器件的制作难度。附图说明图1是本技术提出的一种具有梳状电流分布的半导体激光器的剖面结构示意图；图2是本技术提出的半导体激光器中的电流分布示意图；图3是本技术提出的一种具有梳状金属接触区的半导体激光器的结构示意图；图4是本技术提出的一种具有梳状欧姆接触区的半导体激光器的结构示意图；图5是本技术提出的一种具有部分梳状金属接触区的半导体激光器的结构示意图；图6是本技术提出的一种具有部分梳状欧姆接触区的半导体激光器的结构示意图；图7是本技术提出的一种衬底具有梳状电阻高低分布区的半导体激光器的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。但本领域技术人员都知晓，本技术并不局限于附图和以下实施例。本技术提出的一种具有梳状电流分布的半导体激光器，其组成结构如图1所示，包括衬底1009，还包括在衬底1009上依次设置的外延结构、金属接触层1002和上电极层1001，以及在衬底1009下设置的背电极层1010。其中外延结构包括从下往上依次设置的下限制层1008、下波导层1007、有源区1006、上波导层1005、上限制层1004和欧姆接触层1003。为表述方便，将背电极层1010、衬底1009、下限制层1008、下波导层1007、有源区1006、上波导层1005、上限制层1004统称为通用结构1011。所述激光器可以采用脊波导结构或者掩埋异质结构等折射率导引结构，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有梳状电流分布的半导体激光器，其特征在于，半导体激光器包括衬底、金属接触层和欧姆接触层，其中，所述衬底、金属接触层和欧姆接触层之一采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与金属接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述金属接触层与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底、金属接触层和欧姆接触层采用电阻梳状分布结构。

【技术特征摘要】
1.一种具有梳状电流分布的半导体激光器，其特征在于，半导体激光器包括衬底、金属接触层和欧姆接触层，其中，所述衬底、金属接触层和欧姆接触层之一采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与金属接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述金属接触层与欧姆接触层采用电阻梳状分布结构，或者所述衬底、金属接触层和欧姆接触层采用电阻梳状分布结构。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器还包括在所述衬底上依次设置的下限制层、下波导层、有源区、上波导层和上限制层和在所述衬底下设置的背电极层，以及在所述金属接触层上设置的上电极层；欧姆接触层设置在上限制层和金属接触层之间；其中，所述下限制层、下波导层、有源区、上波导层、上限制层和欧姆接触层构成外延结构。3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器采用折射率导引结构或者增益导引结构。4.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，在所述衬底、下波导层或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：林琦，林中晞，陈景源，陈阳华，苏辉，薛正群，王凌华，林乐，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：新型
国别省市：福建,35