[发明专利]一种低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器领域，具体涉及一种低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构。

背景技术

目前，实现低成本大功率基横模输出要求，一般采用将一个激光器和半导体光放大器集成到一个芯片内实现，其制作工艺复杂、成品率低、成本高，其典型的三种方式如图1和图2所示。具体地，图1方式采用DFB(分布式反馈激光器)或DBR(分布式布拉格反射)半导体激光器芯片作为振荡部分11，其输出激光通过后续的半导体光放大部分12进一步放大输出，振荡部分11保证激光器基横模输出，半导体光放大部分12进行功率放大，实现高功率输出，防反射沟槽13防止半导体光放大部分12的前端面和振荡部分11的前端面(包括光刻引入的反射)形成非预期的F-P腔激射，破坏基横模工作状态，其原理如图3所示，但是图1中的方式需要制作亚微米定值反射光栅14，因而工艺复杂、成本高昂。图2方式采用图1中类似的方法，只是采用刻蚀反射沟槽24代替DFB或DBR中的定值反射光栅14形成反射，以期避免工艺复杂的光栅制作，但是刻蚀反射沟槽24的制作工艺困难，工艺参数一致性不好，成品率低，无法实现批量生产制造。

发明内容

针对现有大功率半导体基横模激光器芯片存在的由于需要制作定值反射光栅导致设备昂贵和工艺复杂，以及制作反射沟槽导致工艺一致性不好，无法实现批量生产制造的技术问题，本发明提供一种新型低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构，包括振荡部分、过渡部分、放大部分和底面沟槽，所述过渡部分将所述振荡部分和放大部分连接并融合在一起，所述底面沟槽分别位于所述振荡部分、过渡部分和放大部分的两侧，且所述振荡部分、过渡部分和放大部分两侧的底面沟槽深度不同。

本发明提供的低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构中，巧妙地通过过渡部分将所述振荡部分和放大部分连接并融合在一起，依靠芯片的前后自然解理端面实现振荡，通过芯片后部窄的条宽保证基横模输出，依靠振荡部分输出位置两边的放大部分进行放大实现高功率输出，依靠所述振荡部分、过渡部分和放大部分两侧深度不同的底面沟槽防止形成非预期的反射破坏基横模输出，为一种基于常规脊波导的芯片结构，因而只需采用普通的脊波导工艺就能实现大功率半导体基横模激光输出芯片的制作，产品制作工艺简单成熟，成品率高，成本低，适用于批量生产制作。

进一步，所述振荡部分两侧的底面沟槽深度较深，所述放大部分两侧的底面沟槽深度较浅，所述过渡部分两侧的底面沟槽深度介于所述振荡部分和放大部分两侧的底面沟槽深度之间。

进一步，所述振荡部分两侧的底面沟槽深度为1-3微米，所述过渡部分两侧的底面沟槽深度为0.5-3微米，所述放大部分两侧的底面沟槽深度为0.5-2微米。

进一步，所述过渡部分两侧的底面沟槽为在水平和垂直方向均具有倾斜角度的倾斜沟槽。

进一步，所述过渡部分两侧的底面倾斜沟槽，在水平方向的倾斜角度为1微米/100微米～10微米/100微米，在垂直方向的倾斜角度为0.2微米/100微米～5微米/100微米。

进一步，所述振荡部分两侧的底面沟槽宽度为5-10微米，所述过渡部分两侧的底面沟槽宽度为2-40微米，所述放大部分两侧的底面沟槽宽度为20-40微米。

进一步，所述振荡部分的宽度为2-4微米，所述过渡部分的宽度为2-8微米，所述放大部分的宽度为4-8微米。

进一步，所述芯片结构还包括设置于芯片后端面的反射膜，以及设置于芯片前端面的增透膜。

进一步，所述反射膜与增透膜镀设于芯片的后端面与前端面上。

进一步，所述反射膜的反射率为50％-100％，所述增透膜的反射率小于等于15％。

采用本发明提供的低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构，能够减小制作时的工艺复杂程度和工艺难度，有效提高了批量生产能力和降低了生产成本，增加产品的竞争能力。

附图说明

图1是现有技术提供的采用DFB或DBR大功率半导体基横模激光器芯片结构示意图。

图2是现有技术提供的采用刻蚀沟槽大功率半导体基横模激光器芯片结构示意图。

图3是图1和图2中防反射沟槽防止形成非预期的F-P腔激射原理示意图。

图4是本发明提供的低成本大功率半导体基横模激光器芯片结构示意图。

图5是本发明提供的芯片底面小角度倾斜沟槽垂直方向剖面示意图。