[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制作方法

说明书

本申请公开了一种垂直腔面发射激光器，包括第一电极；位于第一电极上表面的衬底；位于衬底上表面的外延层，外延层包括位于衬底上表面的第一反射层和位于第一反射层上表面的台面，且台面的上表面具有凹透镜表面，台面包括由下至上依次叠加的有源层、氧化层、第二反射层；位于台面的侧面、台面的上表面预设区域、第一反射层上表面未被台面覆盖区域的绝缘层；位于绝缘层外表面的第二电极。台面表面具有凹透镜表面，即出光窗口处具有凹透镜表面，利用凹透镜表面实现对出光范围的拓宽，另外，凹透镜表面直接位于垂直腔面发射激光器的出光窗口，无需额外设置光学元件，降低结构复杂性，也不会造成体积变大。本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。

技术领域

本申请涉及半导体激光器领域，特别是涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，被广泛应用于机器视觉、汽车、科学和医学的传感、成像、扫描和测距等领域。

VCSEL自身出射的激光发散角较小，通常只有20度左右，而对于面部识别技术和3D传感技术所使用的结构光和飞行时间，这两种技术都需要光源发射出范围较大的光场，才能包含完整的被识别主体信息。为了实现对VCSEL出射光场的拓展，目前一种方式是采用基于非球面透镜的光束拓展方法，该方法需要VCSEL和非球面透镜的精确对准组装；另一种方式是基于衍射光栅的光束拓展方法，该方法需要额外设计衍射光学元件，并且需要精确组装技术。即目前都需要额外的可以支撑光束拓展的元件，技术难度增大，而且使得光源模块体积变大，增加了光源模块的复杂性。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，以增加垂直腔面发射激光器的出光范围，且降低垂直腔面发射激光器结构复杂性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种垂直腔面发射激光器，包括：

第一电极；

位于所述第一电极上表面的衬底；

位于所述衬底上表面的外延层，所述外延层包括位于所述衬底上表面的第一反射层和位于所述第一反射层上表面的台面，且所述台面的上表面具有凹透镜表面，所述台面包括由下至上依次叠加的有源层、氧化层、第二反射层；

位于所述台面的侧面、所述台面的上表面预设区域、所述第一反射层上表面未被所述台面覆盖区域的绝缘层；

位于所述绝缘层外表面的第二电极。

可选的，所述衬底为砷化镓衬底。

可选的，多个所述台面均匀分布在所述第一反射层的上表面。

可选的，所述有源层为AlGaAs有源层。

本申请还提供一种垂直腔面发射激光器制作方法，包括：

在衬底的上表面形成待处理外延层，所述待处理外延层包括由下至上依次叠加的第一反射层、待处理有源层、待处理氧化层、待处理第二反射层；

对所述待处理有源层、所述待处理氧化层、所述待处理第二反射层进行处理，得到待处理台面；

在所述待处理氧化层中形成电流限制孔径；

在所述待处理台面的侧面、所述待处理台面的上表面预设区域、所述第一反射层上表面未被所述待处理台面覆盖区域形成绝缘层；

对所述待处理第二反射层未被所述绝缘层覆盖的区域进行刻蚀以形成凹透镜表面，得到台面；

在所述绝缘层的外表面形成第二电极；