一种较大温度范围内维持高增益的VCSEL结构制造技术

本申请提供了一种较大温度范围内获得较高增益的VCSEL结构，包括在2

【技术实现步骤摘要】
一种较大温度范围内维持高增益的VCSEL结构


[0001]本申请属于半导体垂直面发射激光器(VCSEL)
，尤其涉及一种较大温度范围内维持高增益的VCSEL结构。

技术介绍

[0002]目前随着VCSEL激光器技术的日益成熟，VCSEL激光器在消费电子和光通信领域的应用越来越广泛。VCSEL有两个非常重要的参数：增益波长和激射波长。其中，增益波长为MQW的发光波长，与MQW的材料和设计有关；激射波长与谐振腔光学厚度有关。当增益峰值波长和激射波长对准时，激光器工作在最佳状态，获得的增益最大，对应的Ith最小，功率最高。然而增益波长和激射波长都会随着温度的变化而变化，但是两者的变化幅度存在差异。随着工作温度每增加1℃，增益波长变化幅度是激射波长的5倍(增益波长红移0.3nm和激射波长红移0.06nm)，导致VCSEL激光器芯片的增益波长和激射波长无法在多温度工作条件下都实现对准。因不同的工作环境和工作电流都会导致激光器的工作温度发生变化，从而导致激光器的阈值电流、功率等性能参数产生波动，很大程度上限制了VCSEL激光器在温差较大的场景中的应用。
[0003]目前为了兼顾激光器的常温和高温特性，会将增益波长故意做短，使得激射波长比增益波长长，这样激光器在特定工作温度下激射波长和增益波长实现对准，从而获得最大增益。但是当工作环境或者工作电流变化导致激光器工作温度变化的时候，激射波长和增益波长就会出现失配的情况，严重影响激光器的性能，并不能从根本上解决不同温度变化带来的适配问题。为了解决以上问题，本专利技术提出了一种具有新型的量子阱设计的VCSEL激光器。

技术实现思路

[0004]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种具有多波长量子阱的谐振腔结构设计，使得量子阱在更广的波长范围内具有较高的增益，因此在更宽的温度范围内激光器都能保持较高的增益。
[0005]为了达到上述目的，本申请提供了一种较大温度范围内维持高增益的VCSEL结构，包括在2
°
GaAs衬底上自下而上依次生长而成的GaAs buffer层、n型DBR反射层、谐振腔、p型DBR反射层和p型欧姆接触层，所述谐振腔设有至少两种不同波长的量子阱。
[0006]在任意实施方式中，所述的谐振腔自下而上依次包括n型波导层、多量子阱结构和p型波导层。
[0007]在任意实施方式中，所述多量子阱结构至少含两种不同波长的量子阱。
[0008]在任意实施方式中，所述多量子中相邻不同波长的量子阱的波发光长相差5
‑
20nm。
[0009]在任意实施方式中，所述多量子阱结构包含不同波长的两种量子阱：量子阱1和量子阱2。
[0010]在任意实施方式中，所述两种量子阱中都包含1
‑
3对well，两种量子阱中的Barrier组分和厚度一致，不同量子阱的well数量可以相同也可以不同。较优的两种量子阱中均含有2个well。
[0011]在任意实施方式中，所述两种量子阱中量子阱1的发光波长设计与量子阱2相差5
‑
20nm，较优的为10nm。
[0012]在任意实施方式中，所述量子阱1的发光波长设计比量子阱2短5
‑
20nm，较优的为10nm。
[0013]在任意实施方式中，所述量子阱1包含2个Well，量子阱2包含2个Well。
[0014]在任意实施方式中，所述量子阱结构自下而上先生长量子阱1，再生长量子阱2。
[0015]在任意实施方式中，所述量子阱1和量子阱2中Barrier组分和厚度一致。
[0016]在任意实施方式中，所述谐振腔以上第一对p型DBR反射层内设有p型氧化层，且处于周期性谐振光场的波节位置。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术针对VCSEL激光器量子阱设计做了优化。常规的VCSEL激光器量子阱只有单一的发光波长，且增益光谱的半宽只有20nm左右，导致激光器最佳工作点温度范围很窄。本专利技术在常规VCSEL激光器量子阱设计的基础上增加一组不同发光波长的量子阱，使得增益光谱的半宽增加到30
‑
40nm；因此本专利技术提出的结构在更宽的温度范围内，激光器在激射波长处都能保持较高的增益，从而保证激光器在实际应用中处于不同环境温度和不同工作电流下都能保持较好的性能。
附图说明
[0018]图1为本申请一种较大温度范围内可以获得较高增益的VCSEL结构的示意图。
[0019]图2为本申请实施例1的VCSEL结构的示意图。
[0020]图3为对比例1的VCSEL结构的示意图。
具体实施方式
[0021]以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的一种较大温度范围内获得较高增益的VCSEL结构的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
[0022]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1
‑
4、1
‑
5、2
‑
3、2
‑
4和2
‑
5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a
‑
b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0
‑
5”表示本文中已经全部列出了“0
‑
5”之间的全部实数，“0
‑
5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例
如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
[0023]如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0024]如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
[0025]如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种较大温度范围内获得较高增益的VCSEL结构，其特征在于，包括在2
°
GaAs衬底上自下而上依次生长而成的GaAs buffer层、n型DBR反射层、谐振腔、p型DBR反射层和p型欧姆接触层，所述谐振腔设有至少两种不同发光波长的量子阱。2.根据权利要求1所述的一种较大温度范围内获得较高增益的的VCSEL结构，其特征在于，所述的谐振腔自下而上依次包括n型波导层、多量子阱和p型波导层。3.根据权利要求1或2所述的一种较大温度范围内获得较高增益的的VCSEL结构，其特征在于，所述多量子阱结构至少含两种不同波长的量子阱。4.根据权利要求3所述的一种较大温度范围内获得较高增益的的VCSEL结构，其特征在于，所述多量子阱中相邻不同波长的量子阱的波发光长相差5
‑
20nm。5.根据权利要求4所述的一种较大温度范围内获得较高增益的的VCSEL结构，其特征在于，所述不同发光波长的量子阱都包含1
‑
3个well，其Barrier组分和厚度一致。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉，叶培飞，周珊，丁杰，张银桥，叶伟民，卢伟，
申请(专利权)人：厦门银科启瑞半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：