一种面发射激光器、面发射激光器阵列及光学扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面发射激光器，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞的光子晶体，所述孔洞的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体为三角晶格构成的矩形光子晶体；所述光子晶体内部的光子晶体腔及反馈区形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。本发明专利技术通过调整光子晶体与反馈区，使上述光子晶体腔和上述耦合反馈腔的谐振方向相同，因此可以在不借助现有技术中上下匹配的布拉格反射镜的情况下，实现高功率单模面发射输出，避免了布拉格反射镜制备过程中复杂的键合与外延生长工艺。本发明专利技术还提供了一种具有上述有益效果的面发射激光阵列和光学扫描装置。

【技术实现步骤摘要】
一种面发射激光器、面发射激光器阵列及光学扫描装置
本专利技术涉及半导体光电子器件领域，特别是涉及一种面发射激光器、面发射激光器阵列及光学扫描装置。
技术介绍
近年来，随着科技的发展，垂直腔面发射激光器(vertical—cavitysurface—emittinglaser，简称vcsel)及其阵列作为一种新型半导体激光器，越来越在领域内外受到重视，它是光子学器件在集成化方面的重大突破。面发射激光器具有在片检测、易于制备二维阵列、成本低等优点，在高速光互连、城际光通讯、3D识别、光学传感等方面有着广阔的应用前景。然而传统的垂直腔面发射激光器需要生长上下匹配的布拉格反射镜(DBR)，其外延生长过程复杂，难度高，同时还要进行低串联电阻工艺和湿法氧化限制技术的处理，这使得制备成本、成品率控制难度大，特别是在长波长上，由于材料增益问题和DBR材料兼容问题，DBR的设置难度进一步增加，致使良品率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种面发射激光器、面发射激光器阵列及光学扫描装置，以解决现有技术中DBR生长困难，面发射激光器制作工艺复杂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种面发射激光器，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞的光子晶体，所述孔洞的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体为三角晶格构成的矩形光子晶体；所述光子晶体内部的光子晶体腔及反馈区形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。可选地，在所述面发射激光器中，所述孔洞为圆孔。可选地，在所述面发射激光器中，所述光子晶体区域包括多个光子晶体。可选地，在所述面发射激光器中，所述面发射激光器的出光区域的数量与所述光子晶体的数量相同。可选地，在所述面发射激光器中，所述出光区域的形状与所述光子晶体的俯视形状相同。可选地，在所述面发射激光器中，所述出光区域位于所述光子晶体正上方并与所述光子晶体一一对应。可选地，在所述面发射激光器中，所述面发射激光器的电极注入区的电极，可以为共面电极或上下电极。可选地，在所述面发射激光器中，所述面发射激光器的反馈区还包括高反射介质膜、光子晶体反射镜、布拉格反射镜或外置高反射镜中的至少一个。本专利技术还提供了一种面发射激光器阵列，所述面发射激光器阵列包括上述任一种面发射激光器。本专利技术还提供了一种光学扫描装置，包括：光源单元，用于发射光束，所述光源单元包括上述的面发射激光器阵列；偏转单元，用于偏转来自所述光源单元的光束；扫描光学单元，用于将片状后的光束汇聚于待扫描物体的表面。本专利技术所提供的面发射激光器，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞的光子晶体，所述孔洞的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体为三角晶格构成的矩形光子晶体；所述光子晶体内部的光子晶体腔及反馈区形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。本专利技术通过调整光子晶体与反馈区，使上述光子晶体腔和上述耦合反馈腔的谐振方向相同，因此可以在不借助现有技术中上下匹配的布拉格反射镜的情况下，实现高功率单模面发射输出，避免了布拉格反射镜制备过程中复杂的键合与外延生长工艺，简化了制作流程，提高了生产效率，同时提高了良品率。此外，由于不必再设置布拉格反射镜，本专利技术的面发射激光器对耦合反馈腔的种类以及电极结构的设计可以更为多样。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的面发射激光器的一种具体实施方式的俯视结构示意图；图2为本专利技术所提供的面发射激光器的另一种具体实施方式的俯视结构示意图；图3为本专利技术所提供的面发射激光器的又一种具体实施方式的俯视结构示意图；图4为本专利技术所提供的面发射激光器的光子晶体图案的示意图；图5为本专利技术所提供的一种面发射激光器的光子晶体的能带示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种面发射激光器，称其为具体实施方式一，其结构示意图如图1所示，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞6的光子晶体1，所述孔洞6的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体1为三角晶格构成的矩形光子晶体1；所述光子晶体1内部的光子晶体腔及反馈区5形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。上述反馈区5包括于条形波导2中，上述条形波导2包括电注入区3和反馈区5。上述孔洞6的排列方式额结构示意图如图4所示，其中a表示相邻两个孔洞6中心间的距离，r表示空洞半径。更进一步地，所述孔洞6为圆形孔洞6，可使制作工艺更简单。更进一步地，所述面发射激光器的出光区域与所述光子晶体1的俯视形状相同。更进一步地，所述面发射激光器的出光区域位于所述光子晶体1的正上方。更进一步地，所述面发射激光器的电极注入区的电极，可以为共面电极或上下电极。更进一步地，所述面发射激光器的反馈区5除了解理面，还包括高反射介质膜、光子晶体1反射镜、布拉格反射镜或外置高反射镜中的至少一个，举例来说，如在反馈区5的上述解理面上设置高反射介质膜，或者在上述解理面上设置高反射膜的同时，也设置外置高反射镜，进一步增强反馈区5的光反射率，提高器件的出光效率。图5为上述光子晶体1的能带图。本专利技术所提供的面发射激光器，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞6的光子晶体1，所述孔洞6的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体1为三角晶格构成的矩形光子晶体1；所述光子晶体1内部的光子晶体腔及反馈区5形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。本专利技术通过调整光子晶体1与反馈区5，使上述光子晶体腔和上述耦合反馈腔的谐振方向相同，因此可以在不借助现有技术中上下匹配的布拉格反射镜的情况下，实现高功率单模面发射输出，避免了布拉格反射镜制备过程中复杂的键合与外延生长工艺，简化了制作流程，提高了生产效率，同时提高了良品率。此外，由于不必再设置布拉格反射镜，本专利技术的面发射激光器对耦合反馈腔的种类以及电极结构的设计可以更为多样。在具体实施方式一的基础上，对上述光子晶体1作进一步限定，得到具体实施方式二，其结构示意图如图2所示，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞6的光子晶体1，所述孔洞6的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体1为三角晶格构成的矩形光子晶体1；所述光子晶体1内部的光子晶体腔及反馈区5形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同；所述光子晶体区域包括多个光子晶体1。本具体实施方式与上述具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面发射激光器，其特征在于，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞的光子晶体，所述孔洞的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体为三角晶格构成的矩形光子晶体；所述光子晶体内部的光子晶体腔及反馈区形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。

【技术特征摘要】
1.一种面发射激光器，其特征在于，所述面发射激光器包括光子晶体区域，所述光子晶体区域包括具有孔洞的光子晶体，所述孔洞的刻蚀周期、刻蚀深度及刻蚀半径满足产生的激光频率位于所述光子晶体能带中简并的Γ2位置；所述光子晶体为三角晶格构成的矩形光子晶体；所述光子晶体内部的光子晶体腔及反馈区形成的耦合反馈腔，产生谐振的方向相同。2.如权利要求1所述的面发射激光器，其特征在于，所述孔洞为圆孔。3.如权利要求1所述的面发射激光器，其特征在于，所述光子晶体区域包括多个光子晶体。4.如权利要求3所述的面发射激光器，其特征在于，所述面发射激光器的出光区域的数量与所述光子晶体的数量相同。5.如权利要求4所述的面发射激光器，其特征在于，所述出光区域的形状与所述光子晶体的俯视形状相同。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟存柱，陆寰宇，田思聪，汪丽杰，舒世立，张新，王立军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22