一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法及芯片技术

本发明专利技术公开一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法及芯片，涉及半导体激光器技术领域。能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法包括：采用垂直腔面发射激光器作为激光源；通过控制垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源；在目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供圆锥透镜对目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同激射模式对应的贝塞尔光束，得到能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，可以获得集成度高、体积小、重量轻、结构紧凑、能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。

【技术实现步骤摘要】
一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法及芯片


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，尤其涉及一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法及芯片。

技术介绍

[0002]随着半导体激光器技术的发展，无衍射贝塞尔光束因为其自身中心光斑尺寸极小，具备自重建性，且在传播方向上发散性小的优点，在微粒操控、激光加工和涡旋光学等领域具有巨大的应用前景。
[0003]目前，已经有诸多方法被用以实现贝塞尔光束，包括圆锥透镜法、全息法、环缝
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透镜法和球差透镜法等，这些方法都能够有效地实现内塞尔光束，其中地圆锥透镜法因具备结构简单、转换效率高和损伤阈值高等优点而得到广泛的应用。
[0004]然而，上述方法均存在一个共同的问题，激光源与产生贝塞尔光束的装置是空间分离的，激光源产生的空间光需要经过光学元件准直扩束后再入射到贝塞尔光束产生装置中，会导致整体体积大，装置笨重，光路复杂，对振动敏感等缺点，降低了基于贝塞尔光束的发射激光器的稳定性和可靠性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法及芯片，以解决目前的激光源与产生贝塞尔光束的装置是空间分离的，会导致整体体积大，装置笨重，光路复杂，对振动敏感等缺点，降低了基于贝塞尔光束的发射激光器的稳定性和可靠性的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法包括：
[0007]采用垂直腔面发射激光器作为激光源；
[0008]通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源；
[0009]在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。
[0010]采用上述技术方案的情况下，本申请实施例提供的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，采用垂直腔面发射激光器作为激光源；通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源，在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光
束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，其中，可以通过直接入射到集成在其表面的圆锥透镜中受到相位调制而产生不同阶次的贝塞尔光束，从而获得集成度高、体积小、重量轻、结构紧凑、能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，提高了基于贝塞尔光束的发射激光器的稳定性和可靠性。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源，包括：
[0012]通过湿法氧化、光子晶体或表面浮雕技术控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布；
[0013]基于所述横向模式分布制备具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源。
[0014]在一种可能的实现方式中，在所述采用垂直腔面发射激光器作为激光源之前，所述方法还包括：
[0015]在衬底上依次制备下反射镜、有源区、上反射镜和氧化层，形成所述垂直腔面发射激光器。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述基于所述横向模式分布制备具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源，包括：
[0017]在确定了所述横向模式分布的所述垂直腔面发射激光器表面制备钝化层；
[0018]结合光刻和溅射工艺在所述钝化层表面制备正面电极；
[0019]在所述衬底远离所述下反射镜的一侧制备背面电极；
[0020]通过退火工艺，将制备出具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源。
[0021]在一种可能的实现方式中，不同所述激射模式对应的所述目标激光源垂直出射；所述在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，包括：
[0022]基于所述目标激光源垂直出射的特性，通过等离子体增强化学气相沉积法和聚焦离子束刻蚀工艺，在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成所述圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，将所述垂直腔面发射激光器和所述圆锥透镜集成在同一芯片上，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。
[0023]在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标激光源垂直出射的特性，通过等离子体增强化学气相沉积法和聚焦离子束刻蚀工艺，在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成所述圆锥透镜，包括：
[0024]基于所述目标激光源垂直出射的特性，通过等离子体增强化学气相沉积法在所述目标激光源表面沉积一层透明介质膜；
[0025]在所述透明介质膜表面利用所述聚焦离子束刻蚀工艺，形成所述圆锥透镜。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的波长大于或者等于450纳米，小于或者等于1550纳米。
[0027]在一种可能的实现方式中，所述激射模式包括：基横模式和高横模式；
[0028]其中，所述基横模式用于产生零阶贝塞尔光束；所述高横模式用于产生高阶贝塞尔光束。
[0029]第二方面，本专利技术还提供一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，所述芯片包括:
[0030]目标垂直腔面发射激光器，以及设置在所述目标垂直腔面发射激光器出射端面的圆锥透镜；
[0031]其中，所述目标垂直腔面发射激光器为：采用垂直腔面发射激光器作为激光源，以及通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备得到的具有不同激射模式的所述目标垂直腔面发射激光器，所述目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源；
[0032]所述圆锥透镜为：在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成得到的所述圆锥透镜，所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。
[0033]在一种可能的实现方式中，所述垂直腔面发射激光器包括衬底，以及依次形成在所述衬底上的下反射镜、有源区、上反射镜和氧化层。
[0034]第二方面提供的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法的制备方法的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：采用垂直腔面发射激光器作为激光源；通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源；在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片。2.根据权利要求1所述的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述通过控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布，制备具有不同激射模式的目标垂直腔面发射激光器作为目标激光源，包括：通过湿法氧化、光子晶体或表面浮雕技术控制所述垂直腔面发射激光器的横向模式分布；基于所述横向模式分布制备具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源。3.根据权利要求2所述的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于，在所述采用垂直腔面发射激光器作为激光源之前，所述方法还包括：在衬底上依次制备下反射镜、有源区、上反射镜和氧化层，形成所述垂直腔面发射激光器。4.根据权利要求3所述的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述基于所述横向模式分布制备具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源，包括：在确定了所述横向模式分布的所述垂直腔面发射激光器表面制备钝化层；结合光刻和溅射工艺在所述钝化层表面制备正面电极；在所述衬底远离所述下反射镜的一侧制备背面电极；通过退火工艺，将制备出具有不同所述激射模式的所述垂直腔面发射激光器作为所述目标激光源。5.根据权利要求1所述的能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于，不同所述激射模式对应的所述目标激光源垂直出射；所述在所述目标垂直腔面发射激光器表面集成圆锥透镜，以供所述圆锥透镜对所述目标激光源发出的光束进行相位调制，确定不同所述激射模式对应的贝塞尔光束，得到所述能够产生贝塞尔光束的集成式垂直腔面发射激光器芯片，包括：基于所述目标激光源垂直出射的特性，通过等离子体增强化学气相沉积法和聚焦离子束刻蚀工艺，在所述目标垂直腔面发射激...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘冠中，荀孟，孙昀，赵壮壮，周静涛，吴德馨，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：