半导体激光器制造技术

一种半导体激光器，包括：多量子阱层，其在台面结构中；掩埋层，所述掩埋层包括半绝缘半导体，所述掩埋层与所述台面结构的两侧中的每一侧接触；第一包覆层，其具有第一导电类型，所述第一包覆层具有比所述多量子阱层更低的折射率；高折射率层，其被配置为不吸收在所述多量子阱层中振荡的光，所述高折射率层具有比所述第一包覆层更高的折射率；衍射光栅层，其至少部分地构成能够衍射在所述多量子阱层中振荡的光的衍射光栅，所述衍射光栅层不接触所述高折射率层；衬底，其具有所述第一导电类型；以及第二包覆层，其具有第二导电类型，所述第二包覆层在所述多量子阱层的上方。包覆层在所述多量子阱层的上方。包覆层在所述多量子阱层的上方。

【技术实现步骤摘要】
半导体激光器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年5月10日提交的日本专利申请JP 2021
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079577和于2021年7月2日提交的日本专利申请JP 2021
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110929的优先权，其内容通过在本文中引用而在此被明确并入。


[0003]本公开涉及一种半导体激光器。

技术介绍

[0004]具有掩埋异质结构(BH)的半导体激光器提供优异的功率特性和可靠性。由于对台面结构的较大的光学约束系数，BH可以使输出光的纵横比接近1。此外，通过加宽台面宽度，可以减小多量子阱(MQW)的电流密度，从而实现更高的功率输出和更高的可靠性。
[0005]当对台面结构的光学限制系数较大时，近场图案(NFP)的面积较小，由此远场图案(FFP)的扩散角变得较大，从而导致光耦合容限降低。此外，当台面宽度超过高阶横向模式截止宽度时，出现横向高阶模式，从而导致光耦合效率降低，由此功率输出降低。
[0006]在一些情况下，n
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InP缓冲层和n
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InGaAsP引导层设置在台面结构下方。设置n
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InGaAsP引导层以填充衍射光栅。衍射光栅是对光学性质具有非常大影响的主要元件，具体地，其确定作为光的耦合系数的κ。因此，除了考虑κ的必要性之外，设计n
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InGaAsP引导层的灵活性较小。此外，由于n
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InP缓冲层薄至30nm，因此其下方的n
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InGaAsP引导层可能增加对台面结构的光学限制系数，从而截止宽度可能变窄。

技术实现思路

[0007]本公开改进了半导体激光器的输出特性和可靠性。
[0008]在一些实施方式中，半导体激光器包括：多量子阱层，其被包括在台面结构中；掩埋层，其包括半绝缘半导体，所述掩埋层与所述台面结构的两侧中的每一侧接触；第一包覆层，其具有第一导电类型，所述第一包覆层在所述台面结构和所述掩埋层的下方，所述第一包覆层具有比所述多量子阱层更低的折射率；高折射率层，所述高折射率层被配置为不吸收在所述多量子阱层中振荡的光，所述高折射率层在所述台面结构和所述掩埋层下方、在所述第一包覆层下方，所述高折射率具有比所述第一包覆层更高的折射率；衍射光栅层，其至少部分地构成能够衍射在所述多量子阱层中振荡的光的衍射光栅，所述衍射光栅层不接触所述高折射率层；衬底，所述衬底具有所述第一导电类型，所述衬底在所述高折射率层的下方；以及第二包覆层，其具有与第一导电类型相反的第二导电类型，所述第二包覆层在所述多量子阱层上方。
[0009]具有高折射率的高折射率层扩展了光的分布。因此，高阶横向模式截止宽度变大，NFP的面积变大，并且FFP的扩散角变小，由此改善了输出特性和可靠性。
附图说明
[0010]图1是根据第一示例实施方式的半导体激光器的平面图。
[0011]图2是图1所示的半导体激光器的II
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II横截面图。
[0012]图3是图1所示的半导体激光器的III
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III横截面图。
[0013]图4是根据对比示例的半导体激光器的激光振荡器部段的横截面图。
[0014]图5A是截止宽度与第一包覆层的关系的比较结果的图。
[0015]图5B是竖直FFP与第一包覆层的关系的比较结果的图。
[0016]图5C是水平FFP与第一包覆层的关系的比较结果的图。
[0017]图5D是纵横比与第一包覆层的关系的比较结果的图。
[0018]图6A是截止宽度与高折射率层的关系的比较结果的图。
[0019]图6B是竖直FFP与高折射率层的关系的比较结果的图。
[0020]图6C是水平FFP与高折射率层的关系的比较结果的图。
[0021]图6D是纵横比与高折射率层的关系的比较结果的图。
[0022]图7是根据修改的配置1的半导体激光器的横截面图。
[0023]图8是根据修改的配置2的半导体激光器的横截面图。
[0024]图9是根据第二示例实施方式的半导体激光器的平面图。
[0025]图10是图9所示的半导体激光器的X
‑
X截面图。
具体实施方式
[0026]在下文中参考附图具体地详细描述一些实施方式。在附图中，相同的部件由相同的附图标记表示并且具有相同或等同的功能，并且省略其重复的描述。附图的尺寸不一定与放大倍数一致。
[0027]近年来吸引关注的硅光子学固有地需要高功率半导体光学器件，特别是高功率半导体激光器。已知脊型或掩埋异质结构(BH)是半导体激光器的结构之一。具有BH的半导体激光器被称为BH型半导体激光器。
[0028]在脊型半导体激光器中，多量子阱(MQW)在衬底上广泛分布，而其上的半导体层(主要是包覆层)设置有脊部分。脊部分的侧表面被绝缘膜或半导体层覆盖。在BH型半导体激光器中，包括MQW的半导体层具有台面结构(条纹形状)，而包括半绝缘半导体的掩埋层与台面结构的两侧相邻。
[0029]比较脊型半导体激光器和BH型半导体激光器，BH型半导体激光器的MQW的两侧覆盖有掩埋层，该掩埋层具有高热导率并提供优异的散热。
[0030]在BH型半导体激光器中，通常，MQW在顶部、底部、左侧和右侧被基本上相同的半导体材料(例如，InP)围绕，并且表面不规则性小于脊型半导体激光器，由此施加到MQW的应力较小。因此，从因为应力的可靠性的观点来看，BH型半导体激光器优于脊型半导体激光器。
[0031]输出光的形状影响与外部光学部件的光学耦合特性。如果光学耦合效率较差，则即使半导体激光器的输出光强度较大，也不能充分利用半导体激光器的输出光强度。例如，当半导体激光器光学耦合到透镜时，从调整光轴时的光学耦合效率和公差的观点来看，半导体激光器的输出光的远场图案(FFP)的扩散角应该较小，并且纵横比应该接近1。BH型半导体激光器通常具有比脊型半导体激光器更接近1的输出光的纵横比，这在光学耦合特性
方面是更优的。
[0032]由于上述原因，具有BH的半导体激光器满足高功率特性并提供高可靠性。此外，可以优化脊型半导体激光器和BH型半导体激光器，以提供可以承受足够实际使用的半导体激光器。
[0033]图1是根据第一示例实施方式的半导体激光器的平面图。图2是图1所示的半导体激光器的II
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II横截面图。图3是图1所示的半导体激光器的III
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III横截面图。半导体激光器是BH型半导体激光器，其可以是连续振荡激光器或直接调制激光器。
[0034]半导体激光器可以包括台面结构10。台面结构10可以包括能够对具有预定波长的光进行激光振荡的激光振荡器部段12。激光振荡器部段12可以被配置为输出连续光。激光振荡器部段12的振荡波长可以是1.3μm波段，或者可以是另一个波长波段，例如1.55μm波段。激光振荡器部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，包括：多量子阱层，所述多量子阱层被包括在台面结构中；掩埋层，所述掩埋层包括半绝缘半导体，所述掩埋层与所述台面结构的两侧中的每一侧接触；第一包覆层，所述第一包覆层具有第一导电类型，所述第一包覆层在所述台面结构和所述掩埋层的下方，所述第一包覆层具有比所述多量子阱层更低的折射率；高折射率层，所述高折射率层被配置为不吸收在所述多量子阱层中振荡的光，所述高折射率层在所述台面结构和所述掩埋层的下方、在所述第一包覆层的下方，所述高折射率层具有比所述第一包覆层更高的折射率；衍射光栅层，所述衍射光栅层至少部分地构成能够衍射在所述多量子阱层中振荡的光的衍射光栅，所述衍射光栅层不接触所述高折射率层；衬底，所述衬底具有所述第一导电类型，所述衬底在所述高折射率层的下方；以及第二包覆层，所述第二包覆层具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型，所述第二包覆层在所述多量子阱层的上方。2.根据权利要求1所述的半导体激光器，还包括：第一分离限制异质结构层，所述第一分离限制异质结构层在所述多量子阱层和所述第一包覆层之间，具有所述第一导电类型，所述第一分离限制异质结构层被包括在所述台面结构中；以及第二分离限制异质结构层，所述第二分离限制异质结构层在所述多量子阱层和所述第二包覆层之间，具有所述第二导电类型，所述第二分离限制异质结构层被包括在所述台面结构中。3.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一包覆层具有500nm或更大的厚度。4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其中，所述第一包覆层具有1500nm或更小的厚度。5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述高折射率层具有50nm或更大的厚度。6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其中，所述高折射率层具有100nm或更小的厚度。7.根据权利要求1所述的半导体激光器，其中所述第一包覆层是多个第一包覆层中的一个，所述高折射率层是多个高折射率层中的一个，并且所述多个第一包覆层和所述多个高折射率层交替堆叠。8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其中，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：横川翔子，中林厚，
申请(专利权)人：朗美通日本株式会社，
类型：发明
国别省市：