[发明专利]一种改善有源区光场分布的边发射半导体激光器

说明书

技术领域

改善有源区光场分布的边发射半导体激光器，属于半导体光电子技术领域，涉及一种半导体激光器。

背景技术

半导体激光器以其体积小、重量轻、电光转化效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点广泛用于光纤通信、材料加工、光盘存取、光信息处理和医疗等重要领域。而且特别适用于激光夜视、激光引信、激光雷达等军事领域。边发射半导体激光器是半导体激光器领域的重要组成部分，它是直接利用半导体材料的自然解理面来做谐振腔面，工艺简单、晶面完美。边发射半导体激光器具有以下优点：

1.由于有源层侧向尺寸减小，光场对称性增加，因而能提高光源与光纤的耦合效率。

2.因为在侧向对电子和光场有限制，有利于降低激光器的阈值电流。

3.由于有源区面积小，容易获得缺陷尽可能少或无缺陷的有源层，同时除用作谐振腔的解理面外，整个有源区与外界隔离，有利于提高器件的稳定性和可靠性。

由于边发射半导体激光器的光子能量主要集中在有源区，并向两侧不断扩展，这样就会导致有源区光场的泄露，在脊形台两侧的光栅结构可以有效地将一部分光反射回有源区，减少光场的泄露；同时脊形台两侧的光栅结构还可以有效地抑制注入电流的横向扩展，从而对边发射激光器的阈值特性、输出模式、输出功率都产生影响。

本发明的用于改善有源区光场分布的边发射半导体激光器的制作方法是在传统边发射半导体激光器工艺的基础上增加了一步光刻工艺，因此它的制作工艺简单、成本低、重复性。

发明内容

本发明的目的在于改善边发射的半导体激光器有源区光场分布，减少有源区的光场泄露，抑制注入电流的横向扩展，从而降低激光器的阈值电流。

为了达到上述目的，本发明提供了一种改善有源区光场分布的边发射半导体激光器，其特征在于：依次包括衬底、N型限制层、N型波导层、多量子阱有源区、P型波导层、P型限制层、P型欧姆接触层构成的外延片结构；且利用湿法腐蚀将外延片两侧腐蚀P型欧姆接触层到P型限制层，深度范围为：400nm-600nm，从而形成脊形台，在脊形台两侧腐蚀出具有周期性的光栅结构。

该光栅结构的周期可以为：波长的整数倍加上四分之一波长；光栅结构可以有效的将泄漏到有源区外地光反射回有源区，从而提高有源区的光场分布；同时光栅结构还可以有效地抑制注入电流的横向扩展，从而降低半导体激光器的阈值电流。

从上述技术方案可以得出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种用于改善有源区光场分布的边发射半导体激光器，减少了有源区的光场泄露；同时可以抑制注入电流的横向扩展，降低阈值电流。

2、本发明提供的这种用于改善有源区光场分布的边发射半导体激光器，其制作方法在传统边发射半导体激光器工艺的基础上只增加了一步光刻工艺，与现有的边发射半导体激光器制备工艺完全兼容，制备工艺简单，成本低。

3、本发明提供的这种用于改善有源区光场分布的边发射半导体激光器结构，广泛适用于各种材料系的边发射半导体激光器。

附图说明

图1：本发明提供的边发射半导体激光器的侧向剖面示意图；

图中：1、多量子阱有源区，2、P型波导层，3、N型波导层，4、P型限制层，5、N型限制层，6、P型欧姆接触层，7、砷化镓衬底，8、二氧化硅绝缘层，9、上层P型电极，10、下层N型电极。

图2：本发明提供的制作边发射半导体激光器的方法流程图；

图3：本发明提供的改善有源区光场分布的边发射半导体激光器的光栅结构立体示意图；

图中：11、多量子阱有源区，12、P型波导层，13、N型波导层，14、P型限制层，15、N型限制层，16、P型欧姆接触层，17、半导体衬底

图4：本发明提供的改善有源区光场分布的边发射半导体激光器的封装结构示意图；

图中：18、铜热沉，19、陶瓷片，20、铜带，21、陶瓷片上的金层，22、金线，23、半导体激光器芯片，24、铟层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1

本发明提供的制作边发射半导体激光器，广泛适用于各种材料系的边发射半导体激光器，下面以980nm的铟镓砷量子阱边发射半导体激光器为例说明其原理。

如图1所示，本实施例一种用于改善有源区光场分布并抑制注入电流横向扩展的边发射半导体激光器的结构包括：