一种长波长垂直腔面发射半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，包括下波导层；位于下波导层表面的短波发光区；位于短波发光区背向下波导层一侧表面的上波导层；位于上波导层背向下波导层一侧表面的长波发光区；位于长波发光区背向下波导层一侧表面的上光子晶体层；上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，散射柱沿厚度方向从上光子晶体层背向下波导层一侧表面延伸至上波导层。短波发光区可以产生波长较短的光线并在水平方向上震荡以产生短波长激光。该短波长激光会作为泵浦激光，通过延伸至上波导层的光子晶体传输至长波发光区以激发长波发光区产生长波光线并形成长波长激光出射，使激光器具有较低电阻的同时，具有较好的散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种长波长垂直腔面发射半导体激光器
本技术涉及激光器
，特别是涉及一种长波长垂直腔面发射半导体激光器。
技术介绍
垂直腔面发射半导体(VCSEL)激光器是一种垂直表面出光的半导体激光器，它具有优越的光斑分布，动态单纵模工作以及可承载高的功率密度等独特优势。目前，受材料体系的限制，在可见光及近红外短波波段(≤1100nm)的VCSEL激光器结构及性能均较为成熟，并在医疗、加工、照明等领域有着极其广泛的应用。然而，长波长VCSEL激光器，尤其是波长在1550nm附近的VCSEL激光器，在远距离光通信、3D感知、激光雷达等应用中具有非常广阔的应用前景。由于该波段范围的VCSEL激光器无法采用常规的氧化工艺制备电流和光学限制孔径，并且其分布布拉格反射镜(DBR)材料对所用的晶格匹配材料折射率差很小，导致其DBR厚度非常厚，严重影响其工作时的散热特性，并大幅增加了VCSEL的电阻。因此，目前的长波长1550nm，或者更长波段的VCSEL激光器制备工艺非常复杂，难以进行大规模产业化，并且输出功率仅有mW左右，严重限制了其在上述领域中的应用。所以如何提供一种电阻低、散热佳的长波长垂直腔面发射半导体激光器是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，具有更低电阻的同时具有更好的散热性能。为解决上述技术问题，本技术提供一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，包括：下波导层；位于所述下波导层表面的短波发光区；位于所述短波发光区背向所述下波导层一侧表面的上波导层；位于所述上波导层背向所述下波导层一侧表面的长波发光区；位于所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面的上光子晶体层；所述上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，所述散射柱沿厚度方向从所述上光子晶体层背向所述下波导层一侧表面延伸至所述上波导层。可选的，所述长波发光区的尺寸小于所述短波发光区的尺寸。可选的，所述长波发光区沿水平方向呈圆形；所述上光子晶体层覆盖所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面。可选的，所述散射柱以所述上光子晶体层的圆心为中心规则分布；所述光子晶体沿水平方向呈中心对称图形。可选的，相邻所述散射柱之间呈正三角形分布。可选的，所述散射柱朝向所述下波导层一侧表面与所述上波导层朝向所述下波导层一侧表面之间具有预设距离，所述预设距离大于零。可选的，所述散射柱沿水平方向所呈形状为以下任意一种：圆形、方形、正三角形。可选的，所述散射柱为空气柱。可选的，所述下波导层的侧壁、所述短波发光区的侧壁以及所述上波导层的侧壁均设置有反射膜。可选的，所述上波导层背向所述下波导层一侧表面设置有至少两个长波发光区；相邻所述长波发光区相互隔离；任一所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面均设置有所述上光子晶体层，任一所述上光子晶体层均设置有所述散射柱以形成光子晶体。本技术所提供的一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，包括下波导层；位于下波导层表面的短波发光区；位于短波发光区背向下波导层一侧表面的上波导层；位于上波导层背向下波导层一侧表面的长波发光区；位于长波发光区背向下波导层一侧表面的上光子晶体层；上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，散射柱沿厚度方向从上光子晶体层背向下波导层一侧表面延伸至上波导层。短波发光区可以产生波长较短的光线，该短波光线会在下波导层以及上波导层内传输并在水平方向上震荡以产生短波长激光。该短波长激光会作为泵浦激光，通过延伸至上波导层的光子晶体传输至长波发光区以激发长波发光区产生长波光线，该长波光线会在光子晶体内往复振荡以形成长波长激光出射。通过短波发光区以及光子晶体的设置可以实现自泵浦的长波长激光出射，可以避免布拉格反射镜的设置，从使得长波长垂直腔面发射半导体激光器具有较低电阻的同时，具有较好的散热性能。附图说明为了更清楚的说明本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为本技术实施例所提供的一种长波长垂直腔面发射半导体激光器的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为本技术实施例所提供的一种具体的长波长垂直腔面发射半导体激光器的结构示意图；图4为图3的俯视结构示意图。图中：1.下波导层、2.短波发光区、3.上波导层、4.长波发光区、5.上光子晶体层、6.散射柱、7.光子晶体、8.反射膜。具体实施方式本技术的核心是提供一种长波长垂直腔面发射半导体激光器。在现有技术中，需要设置非常厚的DBR以实现激光的产生。但是由于DBR厚度非常厚，会严重影响其工作时的散热特性，并大幅增加了VCSEL的电阻。而本技术所提供的一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，包括下波导层；位于下波导层表面的短波发光区；位于短波发光区背向下波导层一侧表面的上波导层；位于上波导层背向下波导层一侧表面的长波发光区；位于长波发光区背向下波导层一侧表面的上光子晶体层；上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，散射柱沿厚度方向从上光子晶体层背向下波导层一侧表面延伸至上波导层。短波发光区可以产生波长较短的光线，该短波光线会在下波导层以及上波导层内传输并在水平方向上震荡以产生短波长激光。该短波长激光会作为泵浦激光，通过延伸至上波导层的光子晶体传输至长波发光区以激发长波发光区产生长波光线，该长波光线会在光子晶体内往复振荡以形成长波长激光出射。通过短波发光区以及光子晶体的设置可以实现自泵浦的长波长激光出射，可以避免布拉格反射镜的设置，从使得长波长垂直腔面发射半导体激光器具有较低电阻的同时，具有较好的散热性能。为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。请参考图1以及图2，图1为本技术实施例所提供的一种长波长垂直腔面发射半导体激光器的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图。参见图1以及图2，在本技术实施例中，长波长垂直腔面发射半导体激光器包括下波导层1；位于所述下波导层1表面的短波发光区2；位于所述短波发光区2背向所述下波导层1一侧表面的上波导层3；位于所述上波导层3背向所述下波导层1一侧表面的长波发光区4；位于所述长波发光区4背向所述下波导层1一侧表面的上光子晶体层5；所述上光子晶体层5设置有多个散射柱6以形成光子晶体7，所述散射柱6沿厚度方向从所述上光子晶体层5背向所述下波导层1一侧表面延伸至所述上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，包括：/n下波导层；/n位于所述下波导层表面的短波发光区；/n位于所述短波发光区背向所述下波导层一侧表面的上波导层；/n位于所述上波导层背向所述下波导层一侧表面的长波发光区；/n位于所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面的上光子晶体层；所述上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，所述散射柱沿厚度方向从所述上光子晶体层背向所述下波导层一侧表面延伸至所述上波导层。/n

【技术特征摘要】
1.一种长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，包括：
下波导层；
位于所述下波导层表面的短波发光区；
位于所述短波发光区背向所述下波导层一侧表面的上波导层；
位于所述上波导层背向所述下波导层一侧表面的长波发光区；
位于所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面的上光子晶体层；所述上光子晶体层设置有多个散射柱以形成光子晶体，所述散射柱沿厚度方向从所述上光子晶体层背向所述下波导层一侧表面延伸至所述上波导层。


2.根据权利要求1所述的长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述长波发光区的尺寸小于所述短波发光区的尺寸。


3.根据权利要求2所述的长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述长波发光区沿水平方向呈圆形；所述上光子晶体层覆盖所述长波发光区背向所述下波导层一侧表面。


4.根据权利要求3所述的长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述散射柱以所述上光子晶体层的圆心为中心规则分布；所述光子晶体沿水平方向呈中心对称图形。


5.根据权利要求4所述的长波长垂直腔面发射半导体激光器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，
申请(专利权)人：长春中科长光时空光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林;22