【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及半导体激光器，特别涉及一种双梯形有源mmi半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
1、基横模半导体激光器通常通过制作较窄宽度的脊波导以满足输出激光的横模特性，但较窄的脊宽会导致器件输出功率的降低。随着通信技术的发展，对基横模激光器输出功率和热稳定性提出了越来越高的要求。
2、目前实现高亮度、高输出功率，半导体激光器目前主流方案有三种：第一种是锥形激光器，相对于窄脊半导体激光器，现有技术中锥形激光器可以在保持基横模式提升输出功率，但锥形激光器的光束不稳定，光电转换效率不高，工艺也复杂繁琐。第二种是平板耦合光波导激光器，该激光器有着近似圆形的远场光斑，具有较大功率和高亮度，但光电转换效率较低。第三种是带有倾斜光栅的半导体激光器，倾斜光栅可以有效的抑制侧向模式，可以实现较高的边模抑制比，使其远近场光斑呈高斯分布，但是倾斜光栅dfb结构很难制造，使其工艺难度大大增加。目前也有相关技术将多模干涉耦合结构(multimodeinterference，mmi)结构应用在激光器中，在保证基横模的情况下实现了较高的输出功率，以及更好的耐温性，但传统矩形mmi的特性使得其制备时需于规定参数严格匹配，工艺难度较大。
3、综上所述，在保证单横模的前提下，尽可能的提高半导体激光器的输出功率、光电转换效率的同时降低工艺难度，提高成品率是目前需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种双梯形有源mmi半导体激光器，在保持相同有源面积时降低了有源mmi半导体激光器
2、为了解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种双梯形有源mmi半导体激光器，包括：衬底以及依次叠设在衬底上的下波导层、有源层和上波导层；上波导层远离衬底的一侧设有双梯形有源mmi结构，双梯形有源mmi结构通过对位于上波导层顶部的上波导盖层进行刻蚀形成；双梯形有源mmi结构包括沿光传播的方向依次排布的单模输入波导、多模干涉区波导、单模输出波导；单模输入波导和单模输出波导均为直波导；多模干涉区波导为双梯形多模干涉区波导，包括第一梯形波导和第二梯形波导；第一梯形波导靠近单模输入波导设置，第二梯形波导靠近单模输出波导设置；第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的宽度方向的中轴线对称，且第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的长度方向的中轴线对称；衬底的底部与上波导盖层的顶部均设置有电极。
3、在一些示例性实施例中，第一梯形波导和第二梯形波导均包括相对的第一边和第二边，第一梯形波导和第二梯形波导共用第二边，且单模输入波导位于第一梯形波导的第一边，单模输出波导位于第二梯形波导的第一边。
4、在一些示例性实施例中，多模干涉区波导的宽度采用正比例线性渐变换，沿光传播的方向，多模干涉区波导的宽度由第一边的宽度wb变换到第二边的宽度w，再由第二边的宽度w变换到第一边的宽度wb。
5、在一些示例性实施例中，单模输入波导、单模输出波导的宽度均小于多模干涉区波导的宽度。
6、在一些示例性实施例中，单模输入波导的宽度小于等于6μm；或者，单模输出波导的宽度小于等于6μm。
7、在一些示例性实施例中，上述双梯形有源mmi半导体激光器，还包括：下波导限制层和上波导限制层；下波导限制层设置在衬底和下波导层之间，上波导限制层设置在上波导层和上波导盖层之间；上波导盖层为p型掺杂，下波导层为n型掺杂；上波导限制层、有源层和下波导限制层共同构成p-i-n结构。
8、在一些示例性实施例中，有源层包括一个或多个量子阱，以及包括至少一个下分别限制层和上分别限制层。
9、在一些示例性实施例中，有源层采用量子点或者体材料作为有源介质，并包括至少一个下分别限制层和上分别限制层。
10、在一些示例性实施例中，第一梯形波导和第二梯形波导均为等腰梯形波导。
11、第二方面，本申请实施例提供了一种双梯形有源mmi半导体激光器的制备方法，包括以下步骤：首先，提供衬底；接下来，在衬底上依次形成下波导层、有源层、上波导层和上波导盖层；然后，对上波导盖层进行图案化处理，在上波导层上形成双梯形有源mmi结构；其中，双梯形有源mmi结构包括沿光传播的方向依次排布的单模输入波导、多模干涉区波导、单模输出波导；单模输入波导和单模输出波导均为直波导；多模干涉区波导为双梯形多模干涉区波导，包括第一梯形波导和第二梯形波导；第一梯形波导靠近单模输入波导设置，第二梯形波导靠近单模输出波导设置；第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的宽度方向的中轴线对称，且第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的长度方向的中轴线对称；最后，在衬底的底部与上波导盖层的顶部均形成电极。
12、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
13、本申请实施例提供一种双梯形有源mmi半导体激光器及其制备方法，该半导体激光器包括：衬底以及依次叠设在衬底上的下波导层、有源层和上波导层；上波导层远离衬底的一侧设有双梯形有源mmi结构，双梯形有源mmi结构通过对位于上波导层顶部的上波导盖层进行刻蚀形成；双梯形有源mmi结构包括沿光传播的方向依次排布的单模输入波导、多模干涉区波导、单模输出波导；单模输入波导和单模输出波导均为直波导；多模干涉区波导为双梯形多模干涉区波导，包括第一梯形波导和第二梯形波导；第一梯形波导靠近单模输入波导设置，第二梯形波导靠近单模输出波导设置；第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的宽度方向的中轴线对称，且第一梯形波导和第二梯形波导关于多模干涉区波导的长度方向的中轴线对称；衬底的底部与上波导盖层的顶部均设置有电极。
14、本申请实施例通过提供一种双梯形有源mmi半导体激光器及其制备方法，通过改变mmi多模波导的形状，在保持相等的有源面积下，降低了有源mmi半导体激光器输出功率对结构参数的敏感性，在保持基横模、高功率的同时降低工艺难度，提高成品率。
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1.一种双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述第一梯形波导和所述第二梯形波导均包括相对的第一边和第二边，所述第一梯形波导和所述第二梯形波导共用第二边，且所述单模输入波导位于所述第一梯形波导的第一边，所述单模输出波导位于所述第二梯形波导的第一边。
3.根据权利要求2所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述多模干涉区波导的宽度采用正比例线性渐变换，沿光传播的方向，所述多模干涉区波导的宽度由第一边的宽度Wb变换到第二边的宽度W，再由第二边的宽度W变换到第一边的宽度Wb。
4.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述单模输入波导、所述单模输出波导的宽度均小于所述多模干涉区波导的宽度。
5.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述单模输入波导的宽度小于等于6μm；或者，所述单模输出波导的宽度小于等于6μm。
6.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，还包括：下波导
7.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述有源层包括一个或多个量子阱，以及包括至少一个下分别限制层和上分别限制层。
8.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述有源层采用量子点或者体材料作为有源介质，并包括至少一个下分别限制层和上分别限制层。
9.根据权利要求1所述的双梯形有源MMI半导体激光器，其特征在于，所述第一梯形波导和所述第二梯形波导均为等腰梯形波导。
10.一种双梯形有源MMI半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种双梯形有源mmi半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的双梯形有源mmi半导体激光器，其特征在于，所述第一梯形波导和所述第二梯形波导均包括相对的第一边和第二边，所述第一梯形波导和所述第二梯形波导共用第二边，且所述单模输入波导位于所述第一梯形波导的第一边，所述单模输出波导位于所述第二梯形波导的第一边。
3.根据权利要求2所述的双梯形有源mmi半导体激光器，其特征在于，所述多模干涉区波导的宽度采用正比例线性渐变换，沿光传播的方向，所述多模干涉区波导的宽度由第一边的宽度wb变换到第二边的宽度w，再由第二边的宽度w变换到第一边的宽度wb。
4.根据权利要求1所述的双梯形有源mmi半导体激光器，其特征在于，所述单模输入波导、所述单模输出波导的宽度均小于所述多模干涉区波导的宽度。
5.根据权利要求1所述的双梯形有源mmi半导体激光器，其特征在于，所述单模输入波导...
【专利技术属性】
技术研发人员：范杰，宫梓傲，邹永刚，付曦瑶，石琳琳，兰云萍，徐英添，王海珠，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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