[发明专利]单模GaSb基半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种单模GaSb基半导体激光器，包括N型GaSb衬底和外延层，所述外延层包括下波导层、下波导层之上的上波导层，上波导层之上的p型上限制层以及p型上限制层之上的P型上缓冲层，其特征在于：

在所述外延层的部分区域从所述p型上缓冲层向下刻蚀，刻蚀深度位于p型上限制层上表面至上波导层下表面之间，形成的一中间高、两边低的脊型波导结构；以及

所述脊型波导结构在P型上限制层的部分区域进一步向下刻蚀形成周期性光栅。

2.根据权利要求1所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：所述脊型波导刻蚀深度位于所述上波导层的上、下表面之间。

3.根据权利要求1所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：脊型波导结构中间脊的宽度1μm-200μm，长度800μm-2mm。

4.根据权利要求1所述的侧向耦合光栅的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：所述外延层还包括下波导层、下波导层之上的上波导层，所述上波导层位于所述p型上限制层之下；所述周期性光栅的周期按照以下公式计算：

$\mathrm{\Λ}=\frac{m\mathrm{\λ}}{2N_{eff}}---\left(1\right)$

公式(1)中，λ是所述激光器的激射波长，N_eff为从下波导层至上波导层所构成的有源区的模式有效折射率，m为光谱线级数，m＝1或2；光栅占空比为0.5-0.7。

5.根据权利要求4所述的单模GaSb基半导体激光器，其特征在于：周期性光栅周期为500nm-650nm，占空比为0.5-0.7。

6.一种单模GaSb基半导体激光器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)准备N型GaSb衬底；

(2)在衬底上沉积外延层，所述外延层包括下波导层、下波导层之上的上波导层，上波导层之上的p型上限制层以及p型上限制层之上的P型上缓冲层；

(3)在所述P型缓冲层的部分区域上向下刻蚀，刻蚀深度位于p型上限制层上表面至上波导层下表面之间，形成一中间高、两边低的脊型波导结构；

(4)采用双光束全息曝光技术同时在脊型波导结构的表面和两侧沿横向曝光形成周期分布的多个光栅结构，向下刻蚀光栅到达上波导层表面，形成周期性光栅。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述脊型波导刻蚀的深度位于P型上限制层上、下表面之间；脊型波导结构中间脊的宽度1μm-200μm，长度800μm-2mm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述周期性光栅周期为500nm-650nm，占空比为0.5-0.7；脊型波导两侧周期性光栅的数量为1400-2600个。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述P型上限制层为P型掺杂的铝镓砷锑材料，其组分比例为Al_0.4-0.9GaAs_0.02-0.04Sb，厚度为300nm-2μm。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述P型缓冲层为P型掺杂的镓锑材料。