一種垂直腔面激光器及其制作方法技術

本發明專利技術涉及激光器技術領域，提供了一種垂直腔面激光器及其制作方法。該激光器襯底1、N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P面電極5、光學膜6、第二光柵層7和BCB鈍化層8；其中，所述氧化限制層4上設置有通過氧化形成的第一光柵；所述P型分布布拉格反射鏡組6的出光面上刻蝕制作有第二光柵。本發明專利技術實施例通過氧化形成的第一光柵的引入，實現有源區電流的各向異性注入，有效的緩解載流子注入各向同性所帶來的各種問題，如空間燒孔現象等，同時第二光柵的引入進一步的緩解輸出光的多模和散射問題，實現在頸向的自聚偏振光輸出。

Vertical cavity surface laser and manufacturing method thereof

The invention relates to the technical field of a laser, and provides a vertical cavity surface laser and a manufacturing method thereof. The laser substrate 1, N distributed Prague reflector group 2, active region 3, layer 4, P oxide confined surface electrode 5, optical film 6, second grating layer 7 and BCB passivation layer 8; among them, the oxide layer 4 is provided with a first limit grating formed by oxidation of the P type; distributed Prague reflector group 6 out of second making surface etching grating. The introduction of the first grating the embodiment of the invention is formed by oxidation of the realization of anisotropic active region current injection, effectively alleviate the problems of isotropic carrier injection brings, such as spatial hole burning phenomenon, at the same time, the introduction of further easing second grating and multimode output light scattering problem, realized in the neck from poly polarized light output to the.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光器
，特別是涉及一種垂直腔面激光器及其制作方法。
技術介紹
垂直腔面發射激光器的高功率、單縱模、輸出圓形光斑、長壽命還有易于二維集成等特點，使得高功率垂直腔面發射激光器的商業應用越來越廣泛，尤其在電信領域、激光顯示領域、激光點火、泵浦原和激光加工等等。經過全世界幾十年堅持不懈的努力，VCSEL的市場正在變的越來越大。大功率垂直腔面發射激光器的高的閾值電流，低的光電轉換效率等缺點已經的到很好的改善。長期以來，垂直腔面發射半導體激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，簡稱為：VCSEL)一直處于低功率水平，使這種器件的應用受到極大的制約。直到最近幾年VCSEL材料生長與制備技術的發展才使其功率水平開始得到大幅度的提高，從而為VCSEL激光器的應用發展開辟了廣闊的前景。然而，隨著VCSEL激光功率不斷得到提高，其激光模式問題的解決則變得日益迫切和重要，因為到目前為止VCSEL激光功率的提高不僅沒有改善激光模式，而且在獲取基模上產生不利的影響。這同樣制約了VCSEL激光器在很多重要應用領域發揮作用。因此，在解決VCSEL激光器功率問題的同時必須解決其光學模式問題才能夠發展真正適合于應用的優質VCSEL激光器，這是目前國內外半導體激光領域面臨的一個重要的課題。目前國內針對光學模式問題提出來最廣泛的解決方案就是光柵調制垂直發射激光器。但是縱觀各類型的光柵調制垂直發射激光器，沒有一個系統而又工藝簡單的方案。
技術實現思路
本專利技術實施例要解決的技術問題是垂直腔面發射激光器具有偏振開關效應帶來的光的散射和多模的問題。本專利技術實施例采用如下技術方案：第一方面，本專利技術實施例提供了一種垂直腔面激光器，襯底1、N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P面電極5、光學膜6、第二光柵層7和BCB鈍化層8；所述N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P型分布布拉格反射鏡組6和BCB鈍化層8依次層疊，并位于所述襯底1上；其中，所述氧化限制層4上設置有通過氧化形成的第一光柵；所述P型分布布拉格反射鏡組6的出光面上刻蝕制作有第二光柵。可選的，所述第一光柵為條形光柵，所述第二光柵為環形光柵，其中，所述條形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域平行交替組成。可選的，所述第一光柵為環形光柵，所述第二光柵為條形光柵，其中，所述環形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域的同心環交替組成。可選的，P型分布布拉格反射鏡組6為蒸鍍的光學介質膜組，所述光學介質膜組是由一種或者多種氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由一種或者多種非氧化物光學膜按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由氧化物和非氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成。可選的，用于構成光學介質膜的氧化物包括SiOx、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2和Ta2O5中的一種或者多種；用于構成光學介質膜的非氧化物包括SiNx、ZnS、CaF2和MgF2中的一種或者多種。可選的，氧化限制層中的第一光柵和光學介質膜組中的第二光柵的間距根據輸出光的波長調整得到。可選的，光學介質膜組的組成和厚度，根據第二光柵進行調整得到。第二方面，本專利技術實施例還提供了一種垂直腔面激光器的制作方法，包括：在襯底1上依次外延生長N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3和氧化限制層4；在所述氧化限制層4的表面光刻出第一光柵圖形，并通過定向氧化方法制作不導電條形區域，并與導電條形區域構成光柵圖形；在所述氧化限制層4上外延生長P型分布布拉格反射鏡組6，在所述P型分布布拉格反射鏡組6的出光面處的光學介質膜上，刻蝕第二光柵；在所述P型分布布拉格反射鏡組6上制作歐姆接觸層和P電極。可選的，所述第一光柵為條形光柵，所述第二光柵為環形光柵，其中，所述條形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域平行交替組成；或者，所述第一光柵為環形光柵，所述第二光柵為條形光柵，其中，所述環形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域的同心環交替組成。可選的，所述光學介質膜組是由一種或者多種氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由一種或者多種非氧化物光學膜按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由氧化物和非氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成。本專利技術實施例通過氧化形成的第一光柵的引入，實現有源區電流的各向異性注入，有效的緩解載流子注入各向同性所帶來的各種問題，如空間燒孔現象等，同時第二光柵的引入進一步的緩解輸出光的多模和散射問題，實現在頸向的自聚偏振光輸出。并且在可選方案中氧化型條形光柵，環形光柵和光學介質膜DBR的組合給光的調制和激光器諧振腔的結構帶來了極大的空間。另外，本專利技術實施例所提出的垂直腔面發射激光器結構制造工藝簡捷、重復性好，容易推廣。【附圖說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器結構剖面示意圖；圖2是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器結構俯視示意圖；圖3是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器的制作方法流程示意圖；圖4是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器結構剖面示意圖；圖5是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器結構俯視示意圖；圖6是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器的制作方法流程示意圖；圖7是本專利技術實施例提供的一種垂直腔面激光器的制作方法流程示意圖。【具體實施方式】為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。在本專利技術的描述中，術語“內”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術而不是要求本專利技術必須以特定的方位構造和操作，因此不應當理解為對本專利技術的限制。此外，下面所描述的本專利技術各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。本專利技術各實施例正是為了解決大功率VCSEL激光器的單橫模單偏振問題。本專利技術實施例所提出的垂直腔面激光器及其制作方法，對于發展VCSEL激光器的應用，特別是在解決空間探測技術中的微型載荷激光測距、空間通信、目標識別與跟蹤制導等應用所需要的優質微型激光器方面具有重要的意義。自從側氧化限制結構的出現，器件的閾值電流、調制速度、和光電轉換效率得到很大的改善。但是這種結構也存在自身無法消除的缺陷，那就是在側氧化之后絕緣層的邊緣的電流密度會比中心區域高的現象。無法消除光模式的增益重疊的現象，即使電流在氧化限制層完美均勻注入，大部分電流也會集中在氧化限制層邊界上，主要是因為面積是半徑的平方的關系。因此光模式在中心達到最大，這樣的結果就會導致孔徑10μm及以上的器件的閾值電流的增大、效率的降低還有空間燒孔變的更嚴重。即使孔徑縮小到3μm左右的單模尺寸，增益重疊可以得到改善但這本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種垂直腔面激光器，其特征在于，襯底1、N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P面電極5、光學膜6、第二光柵層7和BCB鈍化層8；所述N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P型分布布拉格反射鏡組6和BCB鈍化層8依次層疊，并位于所述襯底1上；其中，所述氧化限制層4上設置有通過氧化形成的第一光柵；所述光學膜6的出光面上刻蝕制作有第二光柵7。

【技術特征摘要】
1.一種垂直腔面激光器，其特征在于，襯底1、N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P面電極5、光學膜6、第二光柵層7和BCB鈍化層8；所述N型分布布拉格反射鏡組2、有源區3、氧化限制層4、P型分布布拉格反射鏡組6和BCB鈍化層8依次層疊，并位于所述襯底1上；其中，所述氧化限制層4上設置有通過氧化形成的第一光柵；所述光學膜6的出光面上刻蝕制作有第二光柵7。2.根據權利要求1所述的垂直腔面激光器，其特征在于，所述第一光柵為條形光柵，所述第二光柵為環形光柵，其中，所述條形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域平行交替組成。3.根據權利要求1所述的垂直腔面激光器，其特征在于，所述第一光柵為環形光柵，所述第二光柵為條形光柵，其中，所述環形光柵由氧化為導電條形區域和不導電條形區域的同心環交替組成。4.根據權利要求1-3任一所述的垂直腔面激光器，其特征在于，所述光學膜6具體為P型分布布拉格反射鏡組，并由蒸鍍的光學介質膜組構成；所述光學介質膜組是由一種或者多種氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由一種或者多種非氧化物光學膜按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成；或者由氧化物和非氧化物按照激光器工作波長的四分之一的厚度交替構成。5.根據權利要求4所述的垂直腔面激光器，其特征在于，用于構成光學介質膜的氧化物包括SiOx、Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2和Ta2O5中的一種或者多種；用于構成光學介質膜的非氧化物包括SiNx、ZnS、Ca...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜勛財，王任凡，湯寶，羅飆，余兵，朱拓，吳振華，
申請(專利權)人：武漢光迅科技股份有限公司，武漢電信器件有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42