具有降低的RIN的带有椭圆形孔口的VCSEL制造技术

一种VCSEL，该VSCEL可以包括：椭圆形孔口，该椭圆形孔口位于定位在有源区域与发射表面之间的氧化区域中的椭圆形氧化物孔口，该椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.6与0.8之间的短半径和长半径，VCSEL具有小于‑140dB/Hz的相对强度噪声(RIN)。VCSEL可以包括椭圆形发射孔口，该椭圆形发射孔口具有与椭圆形氧化物孔口相同的尺寸。VCSEL可以包括椭圆形接触件，椭圆形接触件具有位于其中的椭圆形接触件孔口，该椭圆形接触件围绕椭圆形发射孔口。椭圆形接触件可以是C形的。VCSEL可以包括位于氧化区域侧向的一个或更多个沟槽，所述一个或更多个沟槽形成为椭圆形形状，其中，氧化区域具有椭圆形形状。所述一个或更多个沟槽可以是梯形形状的沟槽。

VCSEL with elliptical orifice with reduced rin

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的RIN的带有椭圆形孔口的VCSEL专利技术人迪帕·加祖拉尼古拉·基蒂克马列克·哈钦斯基加里·兰德里吉姆·塔特姆
技术介绍
激光器通常在许多现代通信部件中使用以用于数据传输。已经变得更普遍的一种用途是在数据网络中使用激光器。激光器在许多光纤通信系统中使用以在网络上传输数字数据。在一个示例性构型中，激光器可以由数字数据调制以产生光信号，该光信号包括表示二进制数据流的亮输出和暗输出的周期。在实际实践中，激光器输出表示二进制高的高的光输出和表示二进制低的低功率光输出。为了获得快速的反应时间，激光器始终开启，但是从高光输出到低光输出变化。光网络具有优于比如基于铜线的网络的其他类型的网络的各种优点。例如，许多现有的铜线网络以对于铜线技术的几乎最大可能数据传输速率和几乎最大可能距离操作。另一方面，许多现有的光网络在数据传输速率和距离两者方面都超过了铜线网络可能的最大值。也就是说，光网络能够以更高的速率在比通过铜线网络可能达到的距离远的距离上可靠地传输数据。在光数据传输中使用的一种类型的激光器是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL具有夹在两个反射镜叠层之间并由两个反射镜叠层限定的激光腔。VCSEL通常构造在比如砷化镓(GaAs)的半导体晶片上。VCSEL包括构造在半导体晶片上的底部反射镜。通常，底部反射镜包括多个交替的高折射率层和低折射率层。当光从一个折射率层传递至另一折射率层时，光的一部分被反射。通过使用足够数量的交替层，高百分比的光可以被反射镜反射。在底部反射镜上形成有包括多个量子阱的有源区域。有源区域形成夹在底部反射镜与顶部反射镜之间的PN结，底部反射镜和顶部反射镜具有相反的导电类型(例如，一个p型反射镜和一个n型反射镜)。值得注意的是，顶部反射镜和底部反射镜的概念在一定程度上可以是任意的。在一些构型中，可以从VCSEL的晶片侧提取光，其中，“顶部”反射镜是全反射的，并且因此是不透明的。然而，出于本专利技术的目的，“顶部”反射镜是指光从其提取的反射镜，而不管该反射镜在物理结构中被如何布置。当PN结被电流正向偏置时，呈空穴和电子形式的载流子被注入到量子阱中。在足够高的偏置电流下，被注入的少数载流子在产生光增益的量子阱中形成粒子数反转。当有源区域中的光子激发电子与导带中的空穴重新组合至价带——这产生额外的光子——时，产生光增益。当光增益超过两个反射镜中的总损耗时，发生激光振荡。有源区域还可以包括使用一个或更多个氧化层形成的氧化物孔口，所述一个或更多个氧化层形成在有源区域附近的顶部反射镜和/或底部反射镜中。氧化物孔口既用于形成光学腔，又用于引导偏置电流穿过所形成的腔的中央区域。替代性地，可以使用其他方式例如离子注入、图案化后的外延再生长或其他平版印刷图案化技术来执行这些功能。在有源区域上形成有顶部反射镜。顶部反射镜与底部反射镜的相似之处在于，顶部反射镜通常包括在高折射率与低折射率之间交替的多个层。通常，顶部反射镜具有较少的高折射率层和低折射率层交替的反射镜周期，以增强来自VCSEL的顶部的光发射。说明性地，激光器在电流通过PN结以将载流子注入到有源区域中时起作用。注入的载流子在量子阱中从导带至价带的重新组合产生开始在由反射镜限定的激光腔中行进的光子。反射镜来回反射光子。当偏置电流足以在由腔支持的波长下产生量子阱状态之间的粒子数反转时，在量子阱中产生光增益。当光增益等于腔损耗时，发生激光器振荡，并且称激光器处于阈值偏置，并且当从VCSEL的顶部发射光学相干光子时，VCSEL开始“发出激光”。本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上面描述的那些环境的环境中操作的实施方式。相反，提供该
技术介绍
仅是为了说明可以在其中实践本文中所描述的一些实施方式的一个示例性技术。
技术实现思路
在一个实施方式中，VCSEL可以包括：椭圆形氧化物孔口，该椭圆形氧化物孔口位于定位在有源区域与发射表面之间的氧化区域中，该椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.6与0.8之间的短半径和长半径，VCSEL具有小于-140dB/Hz的相对强度噪声(RIN)。在一个方面中，VCSEL可以包括具有与椭圆形氧化物孔口相同的尺寸的椭圆形发射孔口。在一个方面中，VCSEL可以包括椭圆形接触件，该椭圆形接触件具有位于其中的椭圆形接触件孔口，该椭圆形接触件围绕椭圆形发射孔口。在一个方面中，椭圆形接触件是C形的。在一个方面中，VCSEL可以包括位于氧化区域侧向的一个或更多个沟槽，所述一个或更多个沟槽形成为椭圆形形状，其中，氧化区域具有椭圆形形状。在一个方面中，所述一个或更多个沟槽是梯形形状的沟槽。在一个方面中，VCSEL可以包括台面，该台面具有椭圆形氧化物孔口、氧化区域、椭圆形发射孔口、椭圆形接触件以及呈椭圆形形状的所述一个或更多个沟槽。在一个方面中，VCSEL可以包括接触件衬垫和将接触件衬垫与椭圆形接触件电连接的电连接器。在一个实施方式中，提供了多个VCSEL。多个VCSEL可以具有至少0.9(90％)或约0.9(90％)的标准分位数的具有至少可接受标准的VCSEL。在一个方面中，多个VCSEL可以包括具有小于-141dB/Hz或约-141dB/Hz的RIN的至少约0.9(90％)的正态分位数。在一个方面中，正态分位数的VCSEL中的每个VCSEL可以位于单个晶片上。在一个方面中，正态分位数的VCSEL中的每个VCESL可以具有下述椭圆形孔口，该椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.64与0.7之间的短半径和长半径。在一个实施方式中，一种设计VCSEL的方法可以包括：制备多个VCSEL，所述多个VCSEL各自具有位于定位在有源区域与发射表面之间的氧化区域中的椭圆形氧化物孔口，每个VCSEL的椭圆度由椭圆形氧化物孔口的短半径和长半径限定，其中，半径比(短半径)/(长半径)在0.6与0.8之间，多个VCSEL具有多个不同的半径比；操作所述多个VCSEL发射光；测试每个VCSEL以得到每个VCSEL的相对强度噪声(RIN)；针对可接受标准的正态分位数将每个VCSEL分组到一组中；以及确认针对具有小于-140dB/Hz的RIN的VCSEL的正态分位数组的至少一个半径比。在一个方面中，所述制备包括制造有形的多个VCSEL。在一个方面中，所述制备包括数字地创建要被模拟的多个VCSEL，并且所述操作包括对来自所述多个VCSEL的光的发射进行模拟。在一个方面中，正态分位数组为至少0.9(90％)或约0.9(90％)。在一个方面中，该方法可以包括将所确认的至少一个半径比记录并存储在非暂时性有形介质上。在一个方面中，该方法可以包括将关于所确认的至少一个半径比的RIN和正态分位数记录并存储至非暂时性有形介质中，以便与所确认的至少一个半径比相关联。在一个实施方式中，制造VCSEL的方法可以包括：获得具有小于-140dB/Hz的相对强度噪声(RIN)的VCSEL的椭圆形氧化物孔口的半径比；确认关于该半径比的短半径尺寸和长半径尺寸；制备VCSEL叠层；以及氧化VCSEL叠层的至少一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VCSEL，包括：/n椭圆形氧化物孔口，所述椭圆形氧化物孔口位于定位在有源区域与发射表面之间的氧化区域中，所述椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.6与0.8之间的短半径和长半径，所述VCSEL具有小于-140dB/Hz的相对强度噪声(RIN)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 15/707,5401.一种VCSEL，包括：
椭圆形氧化物孔口，所述椭圆形氧化物孔口位于定位在有源区域与发射表面之间的氧化区域中，所述椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.6与0.8之间的短半径和长半径，所述VCSEL具有小于-140dB/Hz的相对强度噪声(RIN)。


2.根据权利要求1所述的VCSEL，还包括椭圆形发射孔口，所述椭圆形发射孔口具有与所述椭圆形氧化物孔口相同的尺寸。


3.根据权利要求2所述的VCSEL，还包括椭圆形接触件，所述椭圆形接触件具有位于其中的椭圆形接触件孔口，所述椭圆形接触件围绕所述椭圆形发射孔口。


4.根据权利要求3所述的VCSEL，其中，所述椭圆形接触件是C形的。


5.根据权利要求4所述的VCSEL，还包括一个或更多个沟槽，所述一个或更多个沟槽位于所述氧化区域的侧向，所述一个或更多个沟槽形成椭圆形形状，其中，所述氧化区域具有椭圆形形状。


6.根据权利要求5的VCSEL，其中，所述一个或更多个沟槽是梯形形状的沟槽。


7.根据权利要求6所述的VCSEL，还包括台面，所述台面具有所述椭圆形氧化物孔口、所述氧化区域、所述椭圆形发射孔口、所述椭圆形接触件和呈所述椭圆形形状的所述一个或更多个沟槽。


8.根据权利要求7所述的VCSEL，还包括接触件衬垫和将所述接触件衬垫与所述椭圆形接触件电连接的电连接器。


9.多个根据权利要求1所述的VCSEL，其中，至少0.9(90％)或约0.9(90％)的正态分位数的VCSEL具有至少可接受标准。


10.根据权利要求9所述的多个VCSEL，其中，至少约0.9(90％)的正态分位数具有小于-141dB/Hz或约-141dB/Hz的RIN。


11.根据权利要求10所述的多个VCSEL，所述VCSEL中的每个VCSEL位于单个晶片上。


12.根据权利要求11的多个VCSEL，每个VCSEL具有所述椭圆形孔口，所述椭圆形孔口具有半径比(短半径)/(长半径)在0.64与0.7之间的短半径和长半径。

【专利技术属性】
技术研发人员：迪帕·加祖拉，尼古拉·基蒂克，马列克·哈钦斯基，加里·兰德里，吉姆·塔特姆，
申请(专利权)人：菲尼萨公司，
类型：发明
国别省市：美国;US