【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光器，具体涉及一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构与制备方法。
技术介绍
1、高亮度、高功率半导体激光器广泛应用于自由空间通信、固态/光纤激光器泵浦、医疗美容、激光加工等领域。相比于传统半导体激光器，锥形激光器能在保证高光束质量的同时，实现激光大功率输出；且在实现单片集成阵列化后，锥形激光器阵列的输出能进一步提高。
2、锥形激光器既提高了激光器的输出功率，又改善了传统半导体激光器光束质量差的问题。但是，随着应用领域的扩展，对锥形激光器阵列的性能提出了更高的要求。锥形激光器在集成阵列化后，阵列中各个激光器作为独立单元存在，进而导致锥形激光器阵列出现相位关系不稳定、远场能量不集中等问题，无法实现高功率、高光束质量激光输出。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构与制备方法。
2、本专利技术公开了一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，从左至右包括：设置在同一外延结构上的片上布拉格反射光栅阵列、左脊波导阵列、片上集成n*zt/2talbot过滤腔、右脊波导阵列、泄漏槽和锥形波导阵列；
3、所述外延结构包括自下而上依次设置的n面电极、n型衬底、n型限制层、n面波导层、有源区、p面波导层、p面限制层、p面欧姆接触层以及绝缘层和p面电极；其中，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列垂直刻蚀至所述p面波导层，所述锥形波导阵列垂直刻蚀至所述p面限制层；所述片上集成n*zt/2ta
4、作为本专利技术的进一步改进
5、所述左脊波导阵列和右脊波导阵列的横向尺寸由横向单模截止条件得到；
6、其中，w为脊波导宽度，λ为自由空间光波长，neff为左脊波导阵列和右脊波导阵列的等效折射率，nl为p面限制层的等效折射率；
7、所述左脊波导阵列和右脊波导阵列的纵向尺寸由纵向单模截止条件得到；
8、其中，d为脊波导刻蚀深度，λ为自由空间光波长，n1为p面限制层的等效折射率，n2为p面波导层的等效折射率。
9、作为本专利技术的进一步改进，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列的宽度为4～6μm、刻蚀深度为0.8～1.5μm。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列呈错位排布，其错位距离为阵列周期的一半。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述锥形波导阵列的锥角小于或等于基模衍射角，基模衍射角大小由θ＝λ[2tan-1(b/(1-b))1/2]/nw得到；
12、其中，w为脊波导宽度，neff-n为脊波导宽度趋向无穷时的等效折射率，neff为左脊波导阵列和右脊波导的阵列的等效折射率，n3为p面波导层的体折射率。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述锥形波导阵列的锥角大小为0.6～1.2°。
14、作为本专利技术的进一步改进，所述片上集成n*zt/2talbot过滤腔的腔长通过talbot距离zt的计算公式zt＝2md2/λ确定；
15、其中，m为p面波导层的有效折射率，d为左脊波导阵列和右脊波导阵列的阵列周期，λ为自由空间光波长。
16、作为本专利技术的进一步改进，所述片上布拉格反射光栅的光栅周期λ由布拉格条件λ＝pλ/2n'得到；
17、其中，λ为自由空间光波长，p为光栅阶数，n'为光栅有效折射率。
18、作为本专利技术的进一步改进，
19、所述绝缘层包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝中的一种；
20、所述p面电极包括钯、金、镍、锗、钛、铜和铝的一种或多种；
21、所述n面电极包括钯、金、镍、锗、钛、铜和铝的一种或多种。
22、本专利技术还公开了一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构的制备方法，包括：
23、选取n型衬底；
24、采用金属有机化合物气相沉积技术进行外延生长，在所述n型衬底表面自下而上依次生长n型限制层、n面波导层、有源区、p面波导层、p面限制层和p面欧姆接触层，得到外延结构；
25、采用等离子体增强气相化学沉积技术，在外延结构上沉积二氧化硅掩膜；
26、采用感应耦合等离子体干法刻蚀技术，在拉格反射光栅图形上刻蚀布拉格反射光栅阵列；
27、采用紫外曝光技术与感应耦合等离子体干法刻蚀技术，刻蚀左脊波导阵列、右脊波导阵列、锥形波导阵列和泄漏槽；
28、采用湿法刻蚀技术，腐蚀二氧化硅掩膜层；
29、采用等离子体增强气相化学沉积技术，沉积一层二氧化硅绝缘层；
30、采用光刻技术，刻蚀左脊波导阵列、右脊波导阵列、n*zt/2talbot过滤腔、锥形波导阵列的p面电极窗口；
31、采用磁控溅射技术在所述外延结构进行p面电极的溅射；
32、减薄、磨抛n型衬底；
33、采用磁控溅射技术在所述n型衬底的背面溅射n面电极。
34、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
35、本专利技术通过在左右两侧脊波导阵列中间加入n*zt/2talbot过滤腔、在左侧脊波导阵列的左侧设置布拉格反射光栅阵列和在右脊波导阵列两边设置泄漏槽结构，提高了基模激光输出的模式选择特性，同时实现左右两侧脊波导阵列激光光场的互注入耦合相干锁相，再逐一通过右侧锥形波导阵列的放大作用，最终可获得高亮度、高功率的基模光束输出。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，从左至右包括：设置在同一外延结构上的片上布拉格反射光栅阵列、左脊波导阵列、片上集成n*ZT/2Talbot过滤腔、右脊波导阵列、泄漏槽和锥形波导阵列；
2.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，
3.如权利要求2所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列的宽度为4～6μm、刻蚀深度为0.8～1.5μm。
4.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列呈错位排布，其错位距离为阵列周期的一半。
5.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述锥形波导阵列的锥角小于或等于基模衍射角，基模衍射角大小由θ＝λ[2tan-1(b/(1-b))1/2]/nW得到；
6.如权利要求5所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述锥形波导阵列的锥角大小为0.6～1.2°。
7.如权利要求1所述的片上互
8.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述片上布拉格反射光栅的光栅周期Λ由布拉格条件Λ＝pλ/2n'得到；
9.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构的制备方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，从左至右包括：设置在同一外延结构上的片上布拉格反射光栅阵列、左脊波导阵列、片上集成n*zt/2talbot过滤腔、右脊波导阵列、泄漏槽和锥形波导阵列；
2.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，
3.如权利要求2所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列的宽度为4～6μm、刻蚀深度为0.8～1.5μm。
4.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述左脊波导阵列和右脊波导阵列呈错位排布，其错位距离为阵列周期的一半。
5.如权利要求1所述的片上互注入锥形相干阵激光阵列芯片结构，其特征在于，所述锥形波导阵列的锥角小于或等于基模衍射角，基模衍...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。