光子晶体激光器制造技术

本公开提供一种光子晶体激光器，涉及半导体激光器领域，其包括衬底，依次叠设于衬底上的N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型限制层、绝缘层、欧姆接触层以及P面电极层；其中，在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的第一膜层和第二膜层，用于抑制光波模式在腔长方向形成振荡；在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面设置反射率为0％

【技术实现步骤摘要】
光子晶体激光器


[0001]本公开涉及半导体激光器的
，尤其涉及一种光子晶体激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器具备功率高、可靠性强、寿命长、体积小以及成本低等诸多优点，广泛应用于泵浦、医疗、通信等领域。其中，输出功率是衡量半导体激光器的重要指标之一。通常可以通过增加激光器的条宽、腔长等途径，来提高激光器的输出功率。然而，较大的条宽会引起自发辐射效应，较长的腔长会引起严重的纵向烧孔效应，同时，激光器的输出功率会受到激光器发光面积的限制，上述因素影响了激光器可输出的最大功率。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本公开提供了光子晶体激光器，以改善输出大功率光信号的情况下会引起自发辐射效应以及纵向烧孔效应的问题。
[0004]本公开的一个方面提供了一种光子晶体激光器，包括：衬底，依次叠设于衬底上的N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型限制层、绝缘层、欧姆接触层以及P面电极层；其中，在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的第一膜层和第二膜层，用于抑制光波模式在腔长方向形成振荡；在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面设置反射率为0％
‑
10％的第三膜层，另一个侧面设置反射率为90％
‑
100％的第四膜层，用于光波模式在侧面形成振荡。
[0005]根据本公开的实施例，P型限制层被腐蚀部分结构形成凸棱，在凸棱两侧叠设绝缘层；欧姆接触层被腐蚀部分结构，覆盖于凸棱的表面。
[0006]根据本公开的实施例，凸棱的宽度为5μmr/>‑
300μm。
[0007]根据本公开的实施例，凸棱呈周期性设置，其中，周期数目大于2，周期间距大于100μm。
[0008]根据本公开的实施例，光子晶体激光器的腔长长度为0.5mm
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6mm，侧向长度为0.5mm
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1mm；其中，设置腔长方向的长度大于侧向长度。
[0009]根据本公开的实施例，衬底远离N型限制层的一面还设置有N面电极层；N面电极层以及P面电极层的制备采用热蒸发或磁控溅射技术。
[0010]根据本公开的实施例，第一膜层、第二膜层、第三膜层以及第四膜层的材料均可以采用TiO2、SiO2、Ta2O5、SiO2、Al2O3中的任一种。
[0011]根据本公开的实施例，在第三膜层上设置钝化层，用于提高光子晶体激光器的增透膜腔面的阈值损伤功率；其中钝化层的材料可以采用AlN、GaAs中的任一种。
[0012]根据本公开的实施例，衬底的材料可以采用GaAs、InP、GaN、GaSb中的任一种；N面电极层的材料采用AuGeNiAu；P面电极层的材料可以采用TiPtAu、AuZnAu、CrAu中的任一种。
[0013]在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案至少包括以下有益效果：(1)设置腔长方向的长度大于侧向长度，同时通过在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的
膜层，在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面没置反射率为0％
‑
10％的膜层，另一个侧面设置反射率为90％
‑
100％的膜层，从而抑制光波模式在腔长方向形成振荡，并且光波模式在侧面形成振荡，可以有效缓解纵向烧孔效应。(2)通过刻蚀并设置绝缘层的方法形成折射率周期性变化的多发光单元，既可以解决侧向发光质量，也可以避免单个发光单元因承载过高功率而导致腔面灾变的问题，大大提高激光器的性能。
附图说明
[0014]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0015]图1A示意性示出了本公开的实施例1提供的光子晶体激光器的整体结构示意图；
[0016]图1B示意性示出了本公开的实施例1提供的光子晶体激光器的电流注入示意图；
[0017]图2A示意性示出了本公开的实施例2提供的光子晶体激光器的整体结构示意图；
[0018]图2B示意性示出了本公开的实施例2提供的光子晶体激光器的电流注入示意图。
[0019]【附图标记说明】
[0020]1、N面电极层；2、衬底；3、N型限制层；4、N型波导层；5、有源层；6、P型波导层；7、P型限制层；8、绝缘层；9、欧姆接触层；10、P面电极层；101、电流阻挡区；102、电流注入区。
具体实施方式
[0021]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0022]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0023]在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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公开中的具体含义。
[0024]在本公开的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的子系统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公开的限制。
[0025]贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0026]类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其
描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体激光器，其特征在于，包括：衬底(2)，依次叠设于所述衬底(2)上的N型限制层(3)、N型波导层(4)、有源层(5)、P型波导层(6)、P型限制层(7)、绝缘层(8)、欧姆接触层(9)以及P面电极层(10)；其中，在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的第一膜层和第二膜层，用于抑制光波模式在腔长方向形成振荡；在所述沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面设置反射率为0％
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10％的第三膜层，另一个侧面设置反射率为90％
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100％的第四膜层，用于光波模式在侧面方向形成振荡。2.根据权利要求1所述的光子晶体激光器，其特征在于，所述P型限制层(7)被腐蚀部分结构形成凸棱，在所述凸棱两侧叠设有所述绝缘层(8)；所述欧姆接触层(9)被腐蚀部分结构，覆盖于所述凸棱的表面。3.根据权利要求2所述的光子晶体激光器，其特征在于，所述凸棱的宽度为5μm
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300μm。4.根据权利要求2所述的光子晶体激光器，其特征在于，所述凸棱呈周期性设置，其中，周期数目大于2，周期间距大于100μm。5.根据权利要求1所述的光子晶体激光器，其特征在于，光子...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑婉华，徐传旺，齐爱谊，渠红伟，周旭彦，王亮，王天财，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：