一种半导体激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种半导体激光器，该方案包括有从下至上依次设置的n型衬底、n型第一下光学限制层、n型第一波导层、n型第二下光学限制层、n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层；该方案在低光损耗的n型部分设置一个非对称的厚波导，并在激光器芯片后腔面蒸镀高反膜，前腔面蒸镀抗反射膜，然后在出光前腔面的第二波导处刻蚀形成布拉格反射镜，利用包含多量子阱有源区的第二波导与第一波导的耦合，实现第一波导处的出射光斑的圆对称分布。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器
本技术涉及的是半导体激光器结设计领域，尤其是一种半导体激光器。
技术介绍
半导体激光器因为其体积小，光电转换效率高，可以直接调制等优点在光纤通讯、光信息存储、激光显示等领域获得了广泛的应用。具有圆对称光斑的半导体激光器在实际应用极为重要。使用圆对称光斑的半导体激光器，可以提高激光器与光纤耦合的效率、提高光信息存储的容量、提高激光打印的分辨率以及激光加工的精度。圆对称的半导体激光器光斑经针孔滤波和准直后可形成均匀亮度的圆光斑，应用于光学信息获取和处理系统。目前，半导体激光器获得圆对称光斑的方法有两类，一类是利用光的折射或衍射，经复杂的光学系统将半导体激光器的远场光斑整形为圆光斑，这一类技术已经经历了多年的发展，出现过多种技术方案，但是并没有形成一种通用有效的技术方案。这一类后处理的方法普遍存在结构较复杂、调整困难、体积比半导体激光器本身还要大许多、且其价格并不像半导体激光器那样随时间快速降低而是逐年攀升，限制了这一类技术的应用。实现半导体激光器圆对称光斑的另一类方法是垂直腔面发射激光器(VCSEL)，但由于其腔长短、发光面积小使其难以实现较大的光功率输出，制备技术难度也相对较大。
技术实现思路
本技术的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种半导体激光器，该方案在低光损耗的n型部分设置一个非对称的厚波导，并在激光器芯片后腔面蒸镀高反膜，前腔面蒸镀抗反射膜，然后在出光前腔面的第二波导处刻蚀形成布拉格反射镜，利用包含多量子阱有源区的第二波导与第一波导的耦合，实现第一波导处的出射光斑的圆对称分布。本方案是通过如下技术措施来实现的：一种半导体激光器，包括有从下至上依次设置的n型衬底、n型第一下光学限制层、n型第一波导层、n型第二下光学限制层、n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层；n型第一波导层的平面尺寸大于n型第二波导层的平面尺寸；n型衬底、n型第一下光学限制层和n型第一波导层的平面尺寸相同；n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层的平面尺寸相同；n型第二下光学限制层下端面的平面尺寸与n型第一波导层的平面尺寸相同；n型第二下光学限制层上端面的平面尺寸与n型第二下波导层的平面尺寸相同。作为本方案的优选：激光器的后腔面上镀有高反射膜。作为本方案的优选：激光器的前腔面上镀有抗反射膜。作为本方案的优选：从n型第二波导层到p型接触层的区间靠近出光区的区域刻蚀成布拉格光栅。一种半导体激光器的制作方法，包括有以下步骤：a.使用n型材料作为衬底、第一下光学限制层、第一波导层、第二下光学限制层、第二下波导层；使用量子阱或量子点做为有源区；使用p型材料作为第二上波导层、第二上光学限制层、接触层；依次从下至上安装为脊型波导激光器芯片；b.激光器芯片后腔面蒸镀高反射膜；c.激光器芯片前腔面蒸镀抗反射膜；d.在激光器芯片的出光前腔面的第二波导处刻蚀形成布拉格反射镜。作为本方案的优选：步骤a中各层材料的制备具体参数要求为：生长2.0μm的n型GaN层衬底，生长温度为1050℃，生长压力为150mbar，生长速率为2.5μm/h，掺Si浓度为3×1018/cm3；生长900nm的n型AlGaN第一下光学限制层，Al组分为8%，生长温度为1050℃，生长压力为150mbar，生长速率为1μm/h，掺Si浓度为3×1018/cm3；生长1.0μm的n型InGaN第一下波导层,In组分为2%，生长温度为750℃，生长压力为400mbar，生长速率为0.07μm/h，掺Si浓度为1×1018/cm3；生长500nm的AlGaN第二下光学限制层，Al组分为2%，生长温度为1050℃，生长压力为150mbar，生长速率为1μm/h，掺Si浓度为2×1018/cm3；生长100nm的n型InGaN第二下波导层，生长温度为750℃，In组分为6%,生长压力为400mbar，生长速率为0.07μm/h，掺Si浓度为1×1018/cm3；生长多量子阱有源区，生长压力为400mbar，垒层厚度15nm，生长温度850℃，阱层厚度2.5nm，生长温度730℃，阱层InGaN的组分为16%，总共2对；生长100nm的p型InGaN第二上波导层，生长温度为760℃，In组分为3%,生长压力为400mbar，生长速率为0.07μm/h，掺Mg浓度为1×1017/cm3；生长700nm的p型AlGaN/GaN超晶格第二上光学限制层，超晶格周期为5nm，Al组分为16%，生长温度为950℃，生长压力为200mbar，生长速率为1.0μm/h，掺Mg浓度为3×1019/cm3；生长20nm的p型GaN接触层，生长温度为950℃，生长压力为200mbar，生长速率为1.0μm/h，掺Mg浓度为1×1020/cm3。作为本方案的优选：步骤d中，布拉格反射镜刻蚀参数为：刻蚀深度1.3μm，周期270nm，对数5对。作为本方案的优选：步骤c和步骤d中，前腔面镀高反射膜反射率不低于98%，后腔面镀抗反射膜反射率不高于1%。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中在低光损耗的n型部分设置一个非对称的厚波导，并在激光器芯片后腔面蒸镀高反膜，前腔面蒸镀抗反射膜，然后在出光前腔面的第二波导处刻蚀形成布拉格反射镜，利用包含多量子阱有源区的第二波导与第一波导的耦合，实现第一波导处的出射光斑的圆对称分布。由此可见，本技术与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为图1的左视图。图中，1为n型衬底，2为n型第一下光学限制层，3为n型第一波导层，4为n型第二下光学限制层，5为n型第二下波导层，6为多量子阱有源区，7为p型第二上波导层，8为p型第二上光学限制层，9为p型接触层。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。通过附图能够看出，本方案的激光器结构包括有从下至上依次设置的n型衬底、n型第一下光学限制层、n型第一波导层、n型第二下光学限制层、n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层；n型第一波导层的平面尺寸大于n型第二波导层的平面尺寸；n型衬底、n型第一下光学限制层和n型第一波导层的平面尺寸相同；n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层的平面尺寸相同；n型第二下光学限制层下端面的平面尺寸与n型第一波导层的平面尺寸相同；n型第二下光学限制层上端面的平面尺寸与n型第二下波导层的平面尺寸相同。激光器的后腔面上镀有高反射膜。激光器的前腔面上镀有抗反射膜。从n型第二波导层到p型接触层的区间靠近出光区的区域刻蚀成布拉格光栅。本方案的制作方法包括有以下步骤：a.使用n型材料作为衬底、第一下光学限制层、第一波导层、第二下光学限制层、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器，其特征是：包括有从下至上依次设置的n型衬底、n型第一下光学限制层、n型第一波导层、n型第二下光学限制层、n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层；所述n型第一波导层的平面尺寸大于n型第二波导层的平面尺寸；所述n型衬底、n型第一下光学限制层和n型第一波导层的平面尺寸相同；所述n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层的平面尺寸相同；所述n型第二下光学限制层下端面的平面尺寸与n型第一波导层的平面尺寸相同；所述n型第二下光学限制层上端面的平面尺寸与n型第二下波导层的平面尺寸相同。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征是：包括有从下至上依次设置的n型衬底、n型第一下光学限制层、n型第一波导层、n型第二下光学限制层、n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层；所述n型第一波导层的平面尺寸大于n型第二波导层的平面尺寸；所述n型衬底、n型第一下光学限制层和n型第一波导层的平面尺寸相同；所述n型第二下波导层、多量子阱有源区、p型第二上波导层、p型第二上光学限制层和p型接触层的平面尺寸相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周坤，唐淳，高松信，马毅，仁怀瑾，李弋，杜维川，杨小波，谭昊，孟慧成，彭珏，康俊杰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51