一种半导体激光器及其制备方法技术

本申请公开了一种半导体激光器及其制备方法，半导体激光器从下至上包括N面电极、衬底、缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层，P型盖层与预设厚度的P型包层形成多个脊型条，相邻两个脊型条之间通过绝缘隔离沟道隔离开；位于半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的脊型条的表面覆盖有电绝缘层，剩余脊型条的表面覆盖有P面电极。本申请公开的上述技术方案，在高阶侧模光场波峰处的脊型条上设置电绝缘层，在剩余脊型条上设置P面电极，以在通电时通过电绝缘层和P面电极实现选择性加电，从而增大高阶侧模的光损耗及降低高阶侧模的增益，以降低激射侧模数量，从而提高激光光束质量和亮度。

A semiconductor laser and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器及其制备方法
本申请涉及光电子
，更具体地说，涉及一种半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
半导体激光器具有体积小、效率高、寿命长等特点，因此，其具有非常广阔的应用。随着半导体激光器应用市场的扩展，在光纤激光泵浦、显示、频率转换、材料加工、激光雷达、医疗及国防等应用领域对半导体激光器亮度要求也越来越高，这需要半导体激光器同时具有高的输出功率和高的光束质量。目前，高功率半导体激光器在侧向通常采用宽区结构，受热透镜、台面边缘载流子集聚、光载流子反导引等效应的影响，激光器侧向工作在复杂的多模模式，光束质量非常差，导致激光器侧向远场随工作电流提高迅速增大，输出激光亮度很低。综上所述，如何提高半导体激光器的光束质量和亮度，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的是提供一种半导体激光器及其制备方法，用于提高半导体激光器的光束质量和亮度。为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种半导体激光器，从下至上依次包括N面电极、衬底、缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层，所述P型盖层与预设厚度的所述P型包层形成多个脊型条，相邻两个所述脊型条之间通过绝缘隔离沟道隔离开，其中，所述预设厚度小于所述P型包层的整体厚度；位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条的表面覆盖有电绝缘层，剩余所述脊型条的表面覆盖有P面电极。优选的，相邻两个所述脊型条形成的绝缘隔离沟道内填充有绝缘层。优选的，各所述脊型条的宽度不同。优选的，各所述绝缘隔离沟道的宽度不同。优选的，各所述绝缘隔离沟道的深度不同，其中，与位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条相邻的所述绝缘隔离沟道的深度大于与剩余所述脊型条相邻的所述绝缘隔离沟道的深度。优选的，所述脊型条的宽度在1μm-15μm之间，包括端点值。优选的，所述绝缘隔离沟道的宽度在1μm-10μm之间，包括端点值。优选的，所述缓冲层与所述衬底均为GaAs、InP、GaSb和GaN中的任意一种。优选的，所述有源区为单层或多层的量子阱或量子点。一种半导体激光器制备方法，应用于如上述任一项所述的半导体激光器，包括：在衬底的上表面依次制备缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层；在所述P型盖层表面进行刻蚀，以得到由所述P型盖层与预设厚度的所述P型包层形成多个脊型条；其中，所述预设厚度小于所述P型包层的整体厚度；在位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条的表面覆盖电绝缘层，并在剩余所述脊型条的表面覆盖P面电极；在所述衬底的下表面生长N面电极，以得到半导体激光器。本申请提供了一种半导体激光器及其制备方法，其中，半导体激光器从下至上依次包括N面电极、衬底、缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层，P型盖层与预设厚度的P型包层形成多个脊型条，相邻两个脊型条之间通过绝缘隔离沟道隔离开，其中，预设厚度小于P型包层的整体厚度；位于半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的脊型条的表面覆盖有电绝缘层，剩余脊型条的表面覆盖有P面电极。本申请公开的上述技术方案，通过P型盖层和预设厚度的P型包层形成多个脊型条，并在位于半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的脊型条的表面覆盖电绝缘层，且在剩余脊型条的表面覆盖P面电极，以在对半导体激光器通电时通过电绝缘层和P面电极实现对各脊型条的选择性加电，从而增大高阶侧模的光损耗及降低高阶侧模的增益，并增大基侧模的增益及降低基侧模的损耗，即增强基侧模与高阶侧模之间的模式增益损耗差，以有效降低激射侧模数量，从而获得低侧向发散角，以提高半导体激光器的光束质量、功率和亮度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种半导体激光器的结构示意图；图2为本申请实施例提供的另一种半导体激光器的俯视图；图3为本申请实施例提供的又一种半导体激光器的俯视图；图4为本申请实施例提供的一种半导体激光器制备方法的流程图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种半导体激光器的结构示意图，本申请实施例提供的一种半导体激光器，从下至上可以依次包括N面电极1、衬底2、缓冲层3、N型包层4、N面波导5、有源区6、P面波导7、P型包层8、P型盖层9，P型盖层9与预设厚度的P型包层8形成多个脊型条，相邻两个脊型条之间通过绝缘隔离沟道10隔离开，其中，预设厚度小于P型包层8的整体厚度；位于半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的脊型条的表面覆盖有电绝缘层11，剩余脊型条的表面覆盖有P面电极12。半导体激光器从下至上可以依次包括N面电极1、衬底2、缓冲层3、N型包层4、N面波导5、有源区6、P面波导7、P型包层8、P型盖层9。其中，N面电极1沉积在衬底2在下表面，其和所设置的P面电极12作为半导体激光器的电极，用于电流注入；衬底2用于起到支撑的作用，其通常为N型掺杂，且其具体可以为半导体衬底；缓冲层3与衬底2的材料可以相同，其用于掩埋衬底2自身的缺陷；N型包层4沉积在缓冲层3上，通常为N型掺杂；N面波导5沉积在N型包层4上，其带隙低于N型包层4的带隙，但折射率高于N型包层4的折射率，且其通常为不掺杂或N型低掺杂；有源区6位于N型波导之上，其是半导体激光器的增益区，通常为不掺杂；P面波导7位于有源区6之上，通常不掺杂或P型掺杂；P型包层8位于P面波导7之上，其带隙高于P面波导7的带隙，但折射率低于P面波导7的折射率，且其通常为P型掺杂，其中，N面波导5、有源区6、P面波导7共同构成半导体激光器的波导层，且波导层的折射率大于两边的N型包层4和P型包层8的折射率，从而形成全反射波导，以使得半导体激光器谐振腔内传输的光模被限制在波导层之内；P型盖层9位于P型包层8至上，重掺杂以利于欧姆接触。另外，半导体激光器的上表面存在有多个脊型条，这些脊型条具体是由半导体激光器中的P型盖层9和预设厚度(该预设厚度具体小于P型包层8的整体厚度)的P型包层8形成的，相邻两个脊型条之间通过绝缘隔离沟道10隔离开来。在半导体激光器的这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器，其特征在于，从下至上依次包括N面电极、衬底、缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层，所述P型盖层与预设厚度的所述P型包层形成多个脊型条，相邻两个所述脊型条之间通过绝缘隔离沟道隔离开，其中，所述预设厚度小于所述P型包层的整体厚度；/n位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条的表面覆盖有电绝缘层，剩余所述脊型条的表面覆盖有P面电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征在于，从下至上依次包括N面电极、衬底、缓冲层、N型包层、N面波导、有源区、P面波导、P型包层、P型盖层，所述P型盖层与预设厚度的所述P型包层形成多个脊型条，相邻两个所述脊型条之间通过绝缘隔离沟道隔离开，其中，所述预设厚度小于所述P型包层的整体厚度；
位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条的表面覆盖有电绝缘层，剩余所述脊型条的表面覆盖有P面电极。


2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，相邻两个所述脊型条形成的绝缘隔离沟道内填充有绝缘层。


3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，各所述脊型条的宽度不同。


4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，各所述绝缘隔离沟道的宽度不同。


5.根据权利要求1至4任一项所述的半导体激光器，其特征在于，各所述绝缘隔离沟道的深度不同，其中，与位于所述半导体激光器除基侧模光场波峰处之外且位于高阶侧模光场波峰处的所述脊型条相邻的所述绝缘隔离沟道的深度大于与剩余所述脊型条相邻的所述绝缘隔离沟道的深度。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：汪丽杰，佟存柱，舒世立，田思聪，张新，陆寰宇，王延靖，宿家鑫，
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