[发明专利]一种半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种单模大功率高亮度GaSb基布拉格反射器MOPA集成半导体激光器，其包括：

衬底，

外延结构，其生长所述衬底上，由下至上包括：N型下接触层、N型下限制层、下波导层、有源区、上波导层、P型上限制层、P型上接触层；

增益放大区，其位于所述半导体激光器的前部即出光部分，为向下刻蚀所述P型上接触层形成的锥形结构；

主振荡区，其位于所述增益放大区后部，为向下刻蚀P型上限制层形成的脊形波导结构；

布拉格反射区，其位于所述主振荡区后部，为向下刻蚀P型上限制层形成的周期性布拉格光栅结构；

光限制槽，其对称分布于所述脊形波导两侧，与所述脊形波导倾斜设置。

2.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述增益区为等腰梯形结构，等腰梯形的下边对应为光出射面，上边靠近所述主振荡区，上边的长度为3μm-30μm，等腰梯形的高为500μm-2mm，等腰梯形的底角度数为45°-87°，长度为1mm-2mm，刻蚀深度为250nm-500nm。

3.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述脊形波导的长度为800μm-2mm，深度介于250nm-2.5μm之间，总的宽度介于3μm-10μm之间。

4.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述布拉格反射区的光栅周期为2240nm-8960nm，总长度为500nm-2mm，光栅深度为250nm-2.5μm，光栅占空比为0.3-0.8，光栅周期为

其中，λ是所述半导体激光器的激射波长，N_eff为所述有源区的模式有效折射率，m为光栅阶数。

5.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，光限制槽为轴对称分布于脊形波导两侧的等腰梯形结构，上边长靠近布拉格反射区，下边长靠近所述增益放大区，所述光限制槽的等腰梯形靠近脊形波导的腰与脊形波导平行，其倾斜角度为30°-60°，其距离脊形波导的最近处距离为10μm-40μm，距离增益放大区最近处距离为10μm-300μm，距离布拉格反射区的最近处距离为10μm-300μm，刻蚀深度为500nm-1.5μm。

6.一种用于制备如权利要求1-5中任一项所述的半导体激光器的方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上依次N型下接触层、N型下限制层、下波导层、有源区、上波导层、P型上限制层、P型上接触层；

步骤2：在步骤1所述的材料上制备增益放大区；

步骤3：在步骤2所述的材料上制备主振荡区和布拉格反射区，其中主振荡区紧挨增益区，布拉格反射区位于主振荡区后部，整个半导体激光器结构从前向后依次为增益放大区、主振荡区、布拉格反射区；

步骤4：采用接触式光刻的方法，在步骤3制备的主振荡区两侧的P型上限制层上制备光限制槽的掩膜图形，并向下刻蚀P型上限制层、上波导层、有源区、下波导层、N型下限制层；

步骤5：在步骤4所得的结构的整个表面上用等离子体增强化学汽相沉积法沉积SiN_x作为绝缘层和光栅填充层；

步骤6：在步骤6所得结构的基础上利用光刻，在主振荡区区和增益放大区制备电流注入窗口，然后刻蚀所述绝缘层使得P型上接触层暴露出来，用于完成与金属电极的欧姆接触。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述步骤2具体包括：

步骤2-1：在P型上接触层上旋涂光刻胶，用光刻板做掩膜，制备出增益放大区的锥形掩膜图形，所述增益放大区位于整个器件的最前部；

步骤2-2：用光刻胶做掩膜，用电感耦合等离子体方法刻蚀P型上接触层，从而得到增益放大区。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述步骤3具体包括：

步骤3-1：在步骤2所得的结构上用光刻板做掩膜，刻出脊形波导和布拉格光栅的掩膜图形；

步骤3-2：用光刻胶掩膜，用电感耦合等离子体方法进行刻蚀，依次刻蚀P型上接触层，P型上限制层。