VCSEL芯片制造技术

本申请提供了一种VCSEL芯片，该芯片包括第一衬底、第一DBR层、量子阱层、第二DBR层以及微透镜，其中，第一衬底包括相对设置的第一表面以及第二表面，第一表面包括依次排列的第一子表面、第二子表面以及第三子表面，第一衬底还包括第三表面；第一DBR层位于第二表面上；量子阱层位于第一DBR层的远离第一衬底的表面上；第二DBR层位于量子阱层的远离第一DBR层的表面上，第一DBR层与第二DBR层的掺杂浓度不同；微透镜位于第三表面上，第二子表面用于将入射光束反射至微透镜上。通过第二子表面将入射光束反射至微透镜上，保证了微透镜输出的光束方向平行于第一子表面，无需再外加透镜装置实现光束的偏转。实现光束的偏转。实现光束的偏转。

【技术实现步骤摘要】
VCSEL芯片


[0001]本申请涉及激光芯片领域，具体而言，涉及一种VCSEL芯片。

技术介绍

[0002]VCSEL(Vertical
‑
cavity surface
‑
emitting laser，垂直腔面发射激光器)本质上是一种半导体激光器，是用来发射激光的装置。根据激光芯片的结构，半导体激光器可以分为边发射激光器(EEL，Edge Emitting Laser)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)。与传统的边发射激光器不同，VCSEL的激光出射方向垂直于衬底表面，可获得圆形光斑。因为其谐振腔长与波长接近，动态单模性比较好，具备发光效率高、功耗极低、光束质量好的特点。VCSEL垂直出光更适合用来做成二维阵列形式。此外，VCSEL阈值电流很小，可以在1～2mA之间的低电流下工作。
[0003]VCSEL主要有两种基本结构，一种是顶发射结构：采用MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)技术在n型GaAs衬底上生长而成，以DBR 作为激光腔镜，量子阱有源区位于n
‑
DBR和p
‑
DBR之间。由于量子阱厚度小，单程增益小，因此反射镜的反射率较高，一般全反腔镜的反射率>99.9％，然后在衬底和p
‑
DBR外表面制作金属接触层。并在p
‑
DBR或n
‑
DBR上制作一个圆形出光窗口，获得圆形光束，窗口直径从几微米可到几百微米，最后和导热性好的热沉键合，提高芯片的散热性能。另一种是底发射结构，一般用于产生976～1064nm波段，通常将衬底减薄至150μm以下以减少衬底吸收损耗，在生长一层增透膜以提高激光光束质量，最后将增益芯片安装在热沉上。
[0004]VCSEL的出光方向只能垂直于衬底，一般需要外加透镜装置实现光束的偏转。此外，由于电流注入较为集中，衬底较厚，常常存在散热效果不佳、出现横模现象的问题。
[0005]在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本申请的主要目的在于提供一种VCSEL芯片，以解决现有技术中VCSEL只能垂直于衬底出光的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种VCSEL芯片，所述VCSEL芯片包括第一衬底、第一DBR层、量子阱层、第二DBR层以及微透镜，其中，所述第一衬底包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括依次排列的第一子表面、第二子表面以及第三子表面，所述第一子表面、所述第三子表面以及所述第二表面相互平行，所述第一子表面与所述第二表面的距离为第一距离，所述第三子表面与所述第二表面的距离为第二距离，所述第一距离小于所述第二距离，所述第二子表面分别与所述第一子表面以及所述第三子表面接触，所述第一衬底还包括第三表面，所述第三表面分别与所述第三子表面以及所述第二表面接触；所述第一DBR层位于所述第二表面上；所述量子阱层位于所述第一
DBR 层的远离所述第一衬底的表面上；所述第二DBR层位于所述量子阱层的远离所述第一DBR 层的表面上，所述第一DBR层与所述第二DBR层的掺杂浓度不同；所述微透镜位于所述第三表面上，所述第二子表面用于将入射光束反射至所述微透镜上。
[0008]可选地，所述VCSEL芯片还包括多个氧化限制部、第一电极、第二电极以及散热片，其中，所述多个氧化限制部间隔的位于所述第二DBR层以及所述量子阱层之间，且各所述氧化限制部分别与所述第二DBR层以及所述量子阱层接触；所述第一电极位于所述第一子表面以及所述第三子表面上；所述第二电极位于所述第二DBR层的远离所述量子阱层的表面上；所述散热片位于所述第二电极的远离所述第二DBR层的表面上。
[0009]可选地，所述氧化限制部的材料为铝，所述散热片的材料为金属材料，所述第一电极与所述第二电极的材料为Au、Ge或者Ni。
[0010]可选地，所述VCSEL芯片还包括第二衬底以及钝化层，其中，所述第二衬底位于所述散热片与所述量子阱层之间，所述第二衬底具有通孔；所述钝化层位于所述通孔的侧壁上，所述钝化层还位于所述第二衬底的靠近所述量子阱层的表面上且与所述量子阱层接触，所述第二电极、所述第二DBR层以及所述氧化限制部沿靠近所述量子阱层方向依次填充在所述通孔中。
[0011]可选地，所述第一衬底、所述第一DBR层、所述量子阱层、所述第二DBR层、所述微透镜、所述第二衬底、所述钝化层以及所述第二电极分别有多个，所述第一衬底、所述第一 DBR层、所述量子阱层、所述第二DBR层、所述微透镜、所述第二衬底、所述钝化层以及所述第二电极一一对应。
[0012]可选地，所述第一DBR层、所述量子阱层、所述第二DBR层、所述微透镜、所述第二衬底、所述钝化层以及所述第二电极分别有多个，所述第一DBR层、所述量子阱层、所述第二DBR层、所述微透镜、所述第二衬底、所述钝化层以及所述第二电极一一对应，多个所述微透镜间隔地位于所述第三表面上，各所述第一DBR层间隔地位于所述第二表面上。
[0013]可选地，所述第二衬底的材料为In，所述钝化层的材料为二氧化硅。
[0014]可选地，所述第二子表面的法线与所述入射光束的角度大于16.2
°
。
[0015]可选地，所述第一DBR层以及所述第二DBR层分别包括M个交替叠置的第一子层以及第二子层，其中，20≤M≤40，所述第一子层与所述第二子层的折射率不同。
[0016]可选地，所述第一衬底的材料为GaAs，所述微透镜的材料为GaAs。
[0017]应用本申请的技术方案，所述VCSEL芯片包括第一衬底、第一DBR层、量子阱层、第二DBR层以及微透镜，其中，所述第一衬底包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括依次排列的第一子表面、第二子表面以及第三子表面，所述第一衬底还包括第三表面；所述第一DBR层位于所述第二表面上；所述量子阱层位于所述第一DBR层的远离所述第一衬底的表面上；所述第二DBR层位于所述量子阱层的远离所述第一DBR层的表面上，所述第一DBR层与所述第二DBR层的掺杂浓度不同；所述微透镜位于所述第三表面上，所述第二子表面用于将入射光束反射至所述微透镜上。相比现有技术中VCSEL只能垂直于衬底出光的问题，本申请的所述的VCSEL芯片，通过所述第二子表面将入射光束反射至所述微透镜上，可以实现光束的偏转，再通过所述微透镜对偏转后的所述光束进行准直和汇聚，保证了所述微透镜输出的光束方向平行于所述第一子表面，无需再外加透镜装置实现光束的偏转。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VCSEL芯片，其特征在于，包括：第一衬底，包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括依次排列的第一子表面、第二子表面以及第三子表面，所述第一子表面、所述第三子表面以及所述第二表面相互平行，所述第一子表面与所述第二表面的距离为第一距离，所述第三子表面与所述第二表面的距离为第二距离，所述第一距离小于所述第二距离，所述第二子表面分别与所述第一子表面以及所述第三子表面接触，所述第一衬底还包括第三表面，所述第三表面分别与所述第三子表面以及所述第二表面接触；第一DBR层，位于所述第二表面上；量子阱层，位于所述第一DBR层的远离所述第一衬底的表面上；第二DBR层，位于所述量子阱层的远离所述第一DBR层的表面上，所述第一DBR层与所述第二DBR层的掺杂浓度不同；微透镜，位于所述第三表面上，所述第二子表面用于将入射光束反射至所述微透镜上。2.根据权利要求1所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述VCSEL芯片还包括：多个氧化限制部，间隔的位于所述第二DBR层以及所述量子阱层之间，且各所述氧化限制部分别与所述第二DBR层以及所述量子阱层接触；第一电极，位于所述第一子表面以及所述第三子表面上；第二电极，位于所述第二DBR层的远离所述量子阱层的表面上；散热片，位于所述第二电极的远离所述第二DBR层的表面上。3.根据权利要求2所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述氧化限制部的材料为铝，所述散热片的材料为金属材料，所述第一电极与所述第二电极的材料为Au、Ge或者Ni。4.根据权利要求2所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述VCSEL芯片还包括：第二衬底，位于所述散热片与所述量子阱层之间，所述第二衬底具有通孔；钝化层，位于所述通孔的侧壁上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡静，陈明，张海洋，王冰雪，钱富琛，王建明，
申请(专利权)人：武汉锐科光纤激光技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：