一种超辐射发光二极管制造技术

本发明专利技术提出了一种超辐射发光二极管，属于发光二极管的技术领域，用于解决超辐射发光二极管对腔面反射敏感易产生光谱纹波的技术问题。本发明专利技术超辐射发光二极管包括衬底，衬底正面生长有外延材料，所述外延材料的上表面设有波导结构，所述波导结构包括首尾相连的短弯曲波导吸收区、直波导发光区和长弯曲波导吸收区，长弯曲波导吸收区的长度大于短弯曲波导吸收区的长度，所述长弯曲波导吸收区位于前腔面的一端，短弯曲波导吸收区位于后腔面的一端，长弯曲波导吸收区前端面为出光面，所述直波导发光区上设有电极，形成注电发光区。本发明专利技术制备的SLD具有高功率、宽光谱、低光谱纹波的性能输出。输出。输出。

【技术实现步骤摘要】
一种超辐射发光二极管


[0001]本专利技术属于发光二极管的
，尤其涉及一种超辐射发光二极管。

技术介绍

[0002]超辐射发光二极管(SLD)是一种介于半导体激光器(LD)和发光二极管(LED)之间的光源，广泛用于光纤陀螺、光学相干断层扫描等领域。光纤陀螺被广泛的应用于惯性导航，其被称为武器的眼睛，有重要的军用价值。在民用方面，光纤陀螺被广泛的应用于无人车、无人机等领域。光学相干断层扫描技术被广泛的应用于治疗眼睛和诊断材料。超辐射发光二极管是上述两种技术的常用且重要光源，研究高性能的超辐射发光二极管极具意义。
[0003]SLD的性能介于LD和LED之间，其既需要实现LD的高功率，高效率，又需要同时拥有LED的宽光谱、低时间相干的特性。所以制备高性能的SLD需要新型、特殊的结构设计。为了实现宽光谱和低光谱纹波的目的，例如专利公开号CN114388666A公开了超辐射发光二极管芯片及其制作方法，该超辐射发光二极管芯片从下至上依次包括衬底、有源区下光限制层和有源区，该有源区包括有源增益区，该有源增益区两端均设有通过对接生长方式形成的吸收区，两个吸收区的多量子阱的光致发光谱PL波长大于有源增益区的多量子阱的光致发光谱PL波长。此专利使用对接外延的结构，来增对光的吸收，但是此中方法需要特殊的多次的外延，增加了制备难度和成本。另外，专利公开号CN101197407A公开了超辐射发光二极管，该专利中使用直波导和单弯曲波导组合的器件结构，但是其在功率较高或者温度较低时还是无法有效的抑制光谱纹波。
专利技术内容
[0004]针对现存超辐射发光二极管制备复杂、对腔面反射敏感易产生光谱纹波的技术问题，本专利技术提出一种超辐射发光二极管，制备的SLD结构简单，具有高功率、宽光谱、低光谱纹波的性能。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种超辐射发光二极管，包括衬底，衬底正面生长有外延材料，所述外延材料的上表面设有波导结构，所述波导结构包括首尾相连的短弯曲波导吸收区、直波导发光区和长弯曲波导吸收区，长弯曲波导吸收区的长度大于短弯曲波导吸收区的长度，所述长弯曲波导吸收区位于前腔面的一端，短弯曲波导吸收区位于后腔面的一端，长弯曲波导吸收区前端面为出光面；所述直波导发光区上设有电极，形成注电发光区。
[0007]优选的，所述波导结构的形状为S形或C形。
[0008]优选的，所述短弯曲波导吸收区的后端连接有非波导吸收区，非吸收波导区的长度为10～100um，宽度和超辐射发光二极管的最大宽度尺寸一致。
[0009]优选的，所述直波导发光区的长度大于长弯曲波导吸收区的长度，直波导的长度和长弯曲波导的长度比值为2：1。
[0010]优选的，所述长弯曲波导吸收区和光轴的夹角为2
‑
10
°
，所述短弯曲波导吸收区和
光轴的夹角为2
‑
10
°
。
[0011]优选的，所述长弯曲波导吸收区的曲率半径为1000～5000um，短弯曲波导吸收区的曲率半径为1000～5000um。
[0012]优选的，所述中间直波导发光区的宽度为1～250um，长弯曲波导吸收区的宽度为2～5um，短弯曲波导吸收区的宽度为2～5um。
[0013]优选的，所述波导结构包括直波导发光区、长弯曲波导吸收区和耦合波导，所述长弯曲波导位于前腔面的一端，直波导发光区和耦合波导位于后腔面的一端，且耦合波导位于直波导发光区的侧边，直波导发光区与耦合波导之间光场耦合，直波导发光区与长弯曲波导吸收区连接，长弯曲波导吸收区前端面为出光面；所述直波导发光区上设有电极，形成注电发光区。
[0014]优选的，所述耦合波导为条形波导，也可以为圆环结构或者弧形结构等。
[0015]优选的，超辐射发光二极管的前腔面镀有高透膜，后腔面有高透膜。
[0016]优选的，所述衬底正面的外延材料由下至上依次包括半导体包层、下波导层、量子阱区和上波导层，衬底背面设有N面电极，直波导发光区上设有P面电极。
[0017]本专利技术的有益效果：直波导发光区上端有电极为整个器件的发光单元，长弯曲波导吸收区的设置是为了降低前腔面的剩余反射率，以及增加对光的吸收；短弯曲波导吸收区也是为了降低后腔面的反射率，以及增加对光的吸收。长弯曲波导吸收区和短弯曲波导吸收区的设置能够有效降低光源腔面的残余反射率，进而降低光谱的纹波。另外，非吸收区没有波导结构，光达到后腔面反射时，由于模斑不匹配，进入到波导结构中的光进一步减少，所以光谱纹波被进一步的抑制。设置耦合波导，把光耦合进入耦合波导中，增加了反射光的吸收长度以及减少了反射光耦合进入直波导中的比例，同样可以降低光谱纹波。本专利技术制备的SLD结构简单，具有高功率、宽光谱输出性能，并且输出光谱平坦，能够有效减小光谱波纹的产生，其最大光谱纹波小于0.2dB。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0019]图1为双弯曲波导结构的超辐射发光二极管的三维示意图。
[0020]图2为S型双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视图。
[0021]图3为C型双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视图。
[0022]图4为S型加非波导吸收区双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视意图。
[0023]图5为C型加非波导吸收区双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视意图。
[0024]图6为直波导发光区宽度大于弯曲波导吸收区宽度的双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视图。
[0025]图7为直波导发光区宽度小于弯曲波导吸收区宽度的双弯曲波导结构的超辐射发光二极管俯视图。
[0026]图8为耦合波导型超辐射发光二极管俯视图。
[0027]图9为双弯曲波导结构的超辐射发光二极管的光谱测试图。
[0028]图10为双弯曲波导结构的超辐射发光二极管的电流
‑
功率
‑
电压图。
[0029]图中：101、直波导发光区；102、长弯曲波导吸收区；103、短弯曲波导吸收区；104、前腔面；105、后腔面；106、长弯曲波导吸收区的宽度；107、短弯曲波导吸收区的宽度；108、直波导发光区的宽度；109、非波导吸收区；110、直波导发光区在后腔面的宽度；111、耦合波导；112、耦合波导的长度；113、耦合波导的宽度；114、耦合波导和直波导发光区的间距；201、衬底；202、半导体包层；203、下波导层；204、量子阱区；205、上波导层。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超辐射发光二极管，其特征在于，包括衬底(201)，衬底(201)正面生长有外延材料，所述外延材料的上表面设有波导结构，所述波导结构包括首尾相连的短弯曲波导吸收区(103)、直波导发光区(101)和长弯曲波导吸收区(102)，长弯曲波导吸收区的长度大于短弯曲波导吸收区(103)的长度，所述长弯曲波导吸收区(102)位于前腔面(104)的一端，短弯曲波导吸收区(103)位于后腔面(105)的一端，长弯曲波导吸收区(102)前端面为出光面；所述直波导发光区(101)上设有电极，形成注电发光区。2.根据权利要求1所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述波导结构的形状为S形或C形。3.根据权利要求1或2所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述短弯曲波导吸收区(103)的后端连接有非波导吸收区(109)，非吸收波导区的长度为10～100um，宽度和超辐射发光二极管的最大宽度尺寸一致。4.根据权利要求3所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述直波导发光区(101)的长度大于长弯曲波导吸收区(102)的长度，直波导的长度和长弯曲波导的长度比值为2：1。5.根据权利要求4所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述长弯曲波导吸收区(102)和光轴的夹角为2
‑
10
°
，所述短弯曲波导吸收区(103)和光轴的夹角为2
‑
10
°
。6.根据权利要求5所述的超辐射发光二极管，其特征在于，所述长弯曲波导吸收区(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林海，刘耀，褚昆昆，王欢，
申请(专利权)人：河南仕佳光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：