一种激光器及其制造方法技术

本申请实施例提供一种激光器及其制造方法，所述激光器包括：衬底，所述衬底上自下而上依次设置有第一限制层、量子阱和第二限制层；脊形成层，设置在所述第二限制层上，所述脊形成层包括多个波导结构，所述多个波导结构阵列式分布；欧姆接触层，设置在所述脊形成层的脊区上表面；绝缘层，设置在所述脊形成层的脊区侧面以及所述脊形成层的沟槽区；金属层，设置在所述欧姆接触层和所述绝缘层上。本申请实现了在不降低激光器输出光功率的同时，提高激光器的COMD电流阈值。

【技术实现步骤摘要】
一种激光器及其制造方法
本申请涉及半导体
，具体而言，涉及一种激光器及其制造方法。
技术介绍
大功率半导体激光器具有体积小、效率高、易于集成等优点，目前已经被广泛应用于测距、照明、印刷、材料处理、机械加工和医疗卫生等领域。灾变光学镜面损伤(Catastrophicopticalmirrordamage,COMD)是大功率激光器的一种主要的失效方式，提高COMD电流阈值可以有效的提高半导体激光器的输出光功率以及可靠性。COMD失效主要是由芯片的端面对激光的吸收产生的热效应引起的，反射光进入激光腔内带来的扰动更会增加COMD失效的几率。对于脊波导结构的大功率半导体激光器，虽然可以通过增加波导宽度来增加激光器的输出功率，但是波导宽度的增加会引起波导模式数量的增加，由于波导模式之间存在着激射的竞争，因而更高数目波导模式的激光腔更容易受反射光干扰，使得激光器也更容易发生COMD失效。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种激光器及其制造方法，用以实现在不降低高功率激光器输出光功率的同时，提高激光器的COMD电流阈值，增强激光器工作的稳定性。本申请实施例第一方面提供了一种激光器，包括：衬底，所述衬底上自下而上依次设置有第一限制层、量子阱和第二限制层；脊形成层，设置在所述第二限制层上，所述脊形成层包括多个波导结构，所述多个波导结构阵列式分布；欧姆接触层，设置在所述脊形成层的脊区上表面；绝缘层，设置在所述脊形成层的脊区侧面以及所述脊形成层的沟槽区；金属层，设置在所述欧姆接触层和所述绝缘层上。于一实施例中，所述波导结构为掩埋波导，由光场限制层构成，所述光场限制层的折射率不等于所述脊形成层的折射率，所述光场限制层设置在所述第二限制层和所述脊形成层之间，位于所述脊区内。于一实施例中，所述激光器的第一端面设置有高反膜，所述高反膜的反射率高于80％，所述激光器的第二端面设置有低反膜，所述低反膜的反射率低于15％。于一实施例中，所述波导结构为脊形波导，所述脊形波导的脊条宽度不大于50μm。于一实施例中，所述波导结构为锥形脊波导，所述波导结构在所述第一端面的脊条宽度小于所述波导结构在所述第二端面的脊条宽度。于一实施例中，所述多个脊形波导阵列式分布，所述波导结构为直脊波导，所述多个波导结构相互平行设置。于一实施例中，相邻两个所述波导结构之间的间隔距离的范围为1μm至15μm。于一实施例中，所述波导结构的长度范围为500μm至6mm。本申请实施例第二方面提供了一种激光器制造方法，包括：在衬底上依次生长第一限制层、量子阱、第二限制层、脊形成层和欧姆接触层；通过刻蚀所述脊形成层和所述欧姆接触层得到沟槽区，相邻所述沟槽区之间有凸起的脊区，形成脊形波导；在所述脊形成层的脊区侧面以及所述脊形成层的沟槽区上沉积绝缘层；在所述绝缘层和所述欧姆接触层上生长金属层。于一实施例中，所述在衬底上依次生长第一限制层、量子阱、第二限制层、脊形成层和欧姆接触层，包括：在衬底上依次生长第一限制层、量子阱、第二限制层和光场限制层；在所述光场限制层上光刻出掩膜图形，通过干法刻蚀或湿法腐蚀将所述掩膜图形转移到所述光场限制层，以使所述光场限制层具有阵列式分布的波导结构；在所述光场限制层上依次生长脊形成层和欧姆接触层。本申请通过制备少模波导阵列来实现和单根宽波导器件同样的输出光功率，同时使器件具有比传统单根宽波导器件更高的COMD电流阈值及更好的可靠性。由于少模波导阵列中单根波导的宽度明显减小，而波导模式的数量又与波导宽度直接相关，因此单根波导内的波导模式数量明显减少，使激光器内的光场分布更稳定，更不容易受反射光影响，同时少模波导阵列的总波导面积没有减少，也不是必须采用单模波导的外延结构，因此器件仍然可以保持较高的输出光功率，波导间的间隔还有利于器件散热性能的提高。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本申请一实施例的激光器的剖面结构示意图；图2为本申请另一实施例的激光器的剖面结构示意图；图3A为本申请另一实施例的激光器的剖面结构示意图；图3B为本申请另一实施例的激光器的剖面结构示意图；图4为本申请一实施例的激光器的波导结构示意图；图5为本申请另一实施例的激光器的波导结构示意图；图6为本申请一实施例的激光器制造方法的流程示意图；图7为本申请一实施例的激光器制造过程结构示意图；图8为本申请另一实施例的激光器制造过程结构示意图；图9为本申请另一实施例的激光器制造方法的流程示意图。附图标记：100-激光器，101-第一端面，102-第二端面，103-高反膜，104-低反膜，110-衬底，120-第一限制层，130-量子阱，140-第二限制层，150-脊形成层，151-波导结构，152-脊区，153-沟槽区，160-光场限制层，170-欧姆接触层，180-绝缘层，190-金属层。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描述。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“配置为”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。请参看图1，其为本申请一实施例的激光器100的剖面结构示意图。包括：衬底110、第一限制层120、量子阱130、第二限制层140、脊形成层150、光场限制层160、欧姆接触层170、绝缘层180和金属层190。其中，第一限制层120、量子阱130和第二限制层140自下而上依次设置在衬底110上，脊形成层150设置在第二限制层140上，可分为两个沟槽区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底上自下而上依次设置有第一限制层、量子阱和第二限制层；/n脊形成层，设置在所述第二限制层上，所述脊形成层包括多个波导结构，所述多个波导结构阵列式分布；/n欧姆接触层，设置在所述脊形成层的脊区上表面；/n绝缘层，设置在所述脊形成层的脊区侧面以及所述脊形成层的沟槽区；/n金属层，设置在所述欧姆接触层和所述绝缘层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底上自下而上依次设置有第一限制层、量子阱和第二限制层；
脊形成层，设置在所述第二限制层上，所述脊形成层包括多个波导结构，所述多个波导结构阵列式分布；
欧姆接触层，设置在所述脊形成层的脊区上表面；
绝缘层，设置在所述脊形成层的脊区侧面以及所述脊形成层的沟槽区；
金属层，设置在所述欧姆接触层和所述绝缘层上。


2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述波导结构为掩埋波导，由光场限制层构成，所述光场限制层的折射率不等于所述脊形成层的折射率，所述光场限制层设置在所述第二限制层和所述脊形成层之间，位于所述脊区内。


3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器的第一端面设置有高反膜，所述高反膜的反射率高于80％，所述激光器的第二端面设置有低反膜，所述低反膜的反射率低于15％。


4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述波导结构为脊形波导，所述脊形波导的脊条宽度不大于50μm。


5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述波导结构为锥形脊波导，所述波导结构在所述第一端面的脊条宽度小于所述波导结构在所述第二端面的脊条宽度。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国文，唐松，赵卫东，
申请(专利权)人：度亘激光技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32