[发明专利]一种垂直腔面发射激光器

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器，包括依次层叠的N电极、衬底、第二氧化层、N型DBR层、MQW层、第一氧化层、P型DBR层、P型接触层和P电极，第一氧化层包括第一未氧化区和位于第一未氧化区周围的第一氧化物限制区，第二氧化层包括第二未氧化区和位于第二未氧化区周围的第二氧化物限制区，第二未氧化区的孔径小于第一未氧化区的孔径，第一未氧化区的孔径小于或等于由P电极所形成光窗的孔径。本发明不仅可以改善光斑模态，而且还可以减少散热负担。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特指一种垂直腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL），又可以称为垂直共振腔面射型激光，其激光垂直于顶面射出，与一般用切开的独立芯片制程，激光由边缘射出的边射型激光有所不同。

因此，目前的VCSEL结构大都采用在P型DBR层成长氧化层，以达到电流局限的效果，如图1所示，一般垂直腔面发射激光器，包括依次层叠的N电极7、衬底6、N型DBR层5、MQW层（多量子阱层）4、第一氧化层31、P型DBR层3、P型接触层2和P电极1，其中，第一氧化层31位于P型DBR层3与MQW层4之间，第一氧化层31包括第一未氧化区311和位于第一未氧化区311周围的第一氧化物限制区312。第一未氧化区311的孔径小于由P电极1所形成光窗的孔径。

如图1所示，因氧化物限制区312对DBR层的破坏，使得第一未氧化区311（即电流注入孔径）。当激光器工作时，由于电流分布的关系，第一氧化物限制区312边缘（靠近第一未氧化区311的一侧）的电流密度最高，造成出第一未氧化区311内电流密度不均，电流分布不均又会影响VCSEL光斑模态，即donut- shaped transverse mode（环状光斑模态），无法得到理想的高斯模态，其激光的横向模态如A曲线所示，其光斑显示如图4中（a）图所示。虽然可以用缩小出氧化孔径的方式来改善，但是，也会造成电流密度上升，增加散热负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种垂直腔面发射激光器，不仅可以改善光斑模态，而且还可以减少散热负担。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种垂直腔面发射激光器，包括依次层叠的N电极、衬底、第二氧化层、N型DBR层、MQW层、第一氧化层、P型DBR层、P型接触层和P电极，第一氧化层包括第一未氧化区和位于第一未氧化区周围的第一氧化物限制区，第二氧化层包括第二未氧化区和位于第二未氧化区周围的第二氧化物限制区，第二未氧化区的孔径小于第一未氧化区的孔径，第一未氧化区的孔径小于或等于由P电极所形成光窗的孔径。

进一步，第二未氧化区的孔径为3-9nm。

进一步，第一未氧化区的孔径为6-12nm。

进一步，由P电极所形成光窗的孔径为8-14nm。

进一步，第二氧化层的厚度为10-30nm。

进一步，第一氧化层中Al离子的含量小于第二氧化层中Al离子的含量。

进一步，还包括第三氧化层，第三氧化层位于N型DBR层和MQW层之间，第三氧化层包括第三未氧化区和位于第三未氧化区周围的第三氧化物限制区，第三未氧化区的孔径小于第一未氧化区的孔径，第三未氧化区的孔径大于第二未氧化区的孔径。

进一步，还包括第四氧化层，第四氧化层位于P型DBR层和P型接触层之间，第四氧化层包括第四未氧化区和位于第四未氧化区周围的第四氧化物限制区，第四未氧化区的孔径大于第一未氧化区的孔径。

本发明在N型DBR层设有第二氧化层，使得第二未氧化区的孔径小于第一未氧化区的孔径，改善了光斑模态，提高了器件的电性；同时，因第二氧化层与衬底接触，更加接近衬底背面的金属层，能有效提高N型DBR层的散热效果，提升激光器稳定性。