一种半导体激光器制造技术

本申请适用于激光器技术领域，提供了一种半导体激光器，所述半导体激光器包括：衬底、在衬底上由下至上设有的缓冲层、N型限制层、下限制层、下波导层、多量子阱，上波导层、上限制层、腐蚀阻挡层、P型限制层和电极接触层，所述缓冲层和所述N型限制层之间设有至少两层扩展波导层，通过本申请可以降低垂直发散角的同时提高耦合效率。

A semiconductor laser

The present application is applicable to the field of laser technology and provides a semiconductor laser comprising a substrate, a buffer layer arranged from bottom to top on the substrate, a N-type limiting layer, a lower limiting layer, a lower waveguide layer, a multi-quantum well, an upper waveguide layer, an upper limiting layer, a corrosion barrier layer, a P-type limiting layer and an electrode connection. The contact layer is provided with at least two extended waveguide layers between the buffer layer and the N-type limiting layer, through which the vertical divergence angle can be reduced and the coupling efficiency can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器
本申请属于激光器
，尤其涉及一种半导体激光器。
技术介绍
随着以因特网为特征的数字通信需求的快速增长，过去数年来全球光通讯产业取得了飞速发展，并且对于光收发元件的要求也是越来越高。如果采用高效率激光器芯片和非球透镜封装那么就会造成成本的上升；如果采用球透镜降低封装成本，为了得到更高的出纤光功率就需要开发出窄发散角激光器芯片。目前，采用小球透镜封装的同轴器件使用的激光器芯片为铟镓砷磷(InGaAsP)材料掩埋异质结的结构，其采用窄发散角工作。然而，其工艺复杂，耦合效率偏低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种半导体激光器，以降低垂直发散角的同时还提高耦合效率。本申请实施例提供了一种半导体激光器，包括：衬底、在衬底上由下至上设有的缓冲层、N型限制层、下限制层、下波导层、多量子阱，上波导层、上限制层、腐蚀阻挡层、P型限制层和电极接触层，所述缓冲层和所述N型限制层之间设有至少两层扩展波导层。进一步的，所述缓冲层和所述N型限制层之间由下至上设有上扩展波导层和下扩展波导层。进一步的，所述上扩展波导层和所述下扩展波导层之间设有隔离层。进一步的，所述下扩展波导层为N型InGaAlAs材料，所述隔离层为N型InP材料，所述上扩展波导层为N型InGaAlAs材料。进一步的，所述下扩展波导层的厚度为0.1μm～0.2μm，所述隔离层的厚度为0.4μm～0.8μm，所述上扩展波导层的厚度为0.1μm～0.2μm。进一步的，所述下扩展波导层的厚度为0.15μm，所述隔离层的厚度为0.6μm，所述上扩展波导层的厚度为0.12μm。进一步的，所述P型限制层和所述电极接触层设置在所述腐蚀阻挡层的纵向中部构成脊波导，所述脊波导的宽度为2.5um，深度为1.8um。进一步的，所述下波导层的厚度为0.05μm～0.15μm，所述上波导层的厚度为0.05μm～0.15μm，所述上扩展波导层与所述多量子阱之间的距离为1μm～2μm。进一步的，所述下波导层的厚度为0.1μm，所述上波导层的厚度为0.1μm，所述上扩展波导层与所述多量子阱之间的距离为1.4μm。进一步的，所述下波导层、所述多量子阱和所述上波导层均采用非掺杂的AlGaInAs材料，所述下限制层采用N型AlGaInAs材料。本申请实施例采用单边双波导拓展结构设计，通过将多量子阱产生的光场从下波导层和上波导层之间的区域中，扩展一部分到上扩展波导层和下扩展波导层之间的区域中，起到扩展近场光斑的作用，从而减小激光器的远场垂直发散角，提高了耦合效率。所述上扩展波导层和下扩展波导层采用InGaAlAs材料，由于InGaAlAs材料的高折射率特性，提高了半导体激光器芯片发散角的一致性，提高了芯片成品率；InGaAlAs材料体系，还能够提高内部电子限制，提高了高温工作时的特性，无需增加制冷器，更适合非制冷工作。脊波导的设计结构代替传统的掩埋异质结结构，工艺过程简化，降低芯片制作成本和提高芯片成品率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种半导体激光器的结构示意图；在附图中：1、衬底，2、缓冲层，3、下扩展波导层，4、隔离层，5、上扩展波导层，6、N型限制层，7、下限制层，8、下波导层，9、多量子阱，10、上波导层，11、上限制层，12、腐蚀阻挡层，13、P型限制层，14、电极接触层。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。作为本申报提供的一种半导体激光器，该半导体激光器可以包括：衬底(1)、在衬底(1)上由下至上设有的缓冲层(2)、N型限制层(6)、下限制层(7)、下波导层(8)、多量子阱(9)，上波导层(10)、上限制层(11)、腐蚀阻挡层(12)、P型限制层(13)和电极接触层(14)，其特征在于，所述缓冲层(2)和所述N型限制层(6)之间设有至少两层扩展波导层。本申请实施例通过在缓冲层和N型限制层之间设置两层扩展波导层，将光场扩展到该区域，起到扩展近场光斑的作用，从而减小半导体激光器的远场发散角，提高耦合效率。图1是本申请实施例提供的另一种半导体激光器的结构示意图，如图所示该半导体激光器由下至上依次设置了：衬底(1)，用于在其上进行半导体激光器各层材料的生长，本申请实施例中衬底(1)采用N型(100)面的InP材料，所述N型(100)面的InP材料能够有利于电子的注入，减小衬底材料的串联电阻，能够提高半导体激光器的转化效率。缓冲层(2)，制作在衬底(1)上，缓冲层(2)采用N型InP材料，与衬底(1)的材料一致，目的是形成高质量的外延表面，减小衬底(1)与其他各层的应力，消除衬底(1)的缺陷向其他各层的传播，利于器件其他各层的材料的生长，最终形成的外延材料晶体质量好，缺陷少，。下扩展波导层(3)，采用N型InGaAlAs材料，所述下扩展波导层(3)采用具有较高的折射率的N型InGaAlAs材料，可以使多量子阱(9)产生的光场从上扩展波导层(5)中扩展一部分到下扩展波导层(3)中，起到扩展近场光斑的作用，从而减小激光器的远场发散角。隔离层(4)，采用N型InP材料，可以将下扩展波导(3)与上扩展波导层(5)分开，把光场拉大。实际应用中，隔离层(4)还可以采用利于减少位错的材料。上扩展波导层(5)，采用N型InGaAlAs材料，所述上扩展波导层采用具有较高的折射率的N型InGaAlAs材料，可以使多量子阱(9)产生的光场从下波导层(8)和上波导层(10)之间的区域中扩展一部分到上扩展波导层(5)中，起到扩展近场光斑的作用，从而减小激光器的远场发散角。N型限制层(6)，采用N型InP材料，能够有效阻碍电子的扩散和漂移，并且限制光场横模向所述N型限制层(6)的扩展，从而减小光的损耗，即降低势垒，减小电压亏损。下限制层(7)，采用N型AlGaInAs材料，能够有效阻碍电子的扩散和漂移，并且限制光场横模向所述下限制层(7)的扩展，从而减小光的损耗，即降低势垒，减小电压亏损。下波导层(8)，采用非掺杂的AlGaInAs材料，可以加强对光场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器，包括：衬底、在衬底上由下至上设有的缓冲层、N型限制层、下限制层、下波导层、多量子阱，上波导层、上限制层、腐蚀阻挡层、P型限制层和电极接触层，其特征在于，所述缓冲层和所述N型限制层之间设有至少两层扩展波导层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，包括：衬底、在衬底上由下至上设有的缓冲层、N型限制层、下限制层、下波导层、多量子阱，上波导层、上限制层、腐蚀阻挡层、P型限制层和电极接触层，其特征在于，所述缓冲层和所述N型限制层之间设有至少两层扩展波导层。2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述缓冲层和所述N型限制层之间由下至上设有上扩展波导层和下扩展波导层。3.如权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述上扩展波导层和所述下扩展波导层之间设有隔离层。4.如权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，所述下扩展波导层为N型InGaAlAs材料，所述隔离层为N型InP材料，所述上扩展波导层为N型InGaAlAs材料。5.如权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，所述下扩展波导层的厚度为0.1μm～0.2μm，所述隔离层的厚度为0.4μm～0.8μm，所述上扩展波导层的厚度为0.1μm～0.2μm。6.如权利要求5所述的半导体激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：车相辉，曹晨涛，赵润，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13