[发明专利]一种半导体激光器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种半导体激光器及其制作方法，该半导体激光器在谐振腔腔通过对接生长的方式集成无源区的第一波导层和第二波导层，在有源区注入电流产生光增益实现激射进行输出时，会经过无源区的双层波导，使得光场向下层波导耦合到达输出端面时，光斑垂直方向尺寸得到有效增加，近场光斑得到扩展，使得远场发散角减小，从而提高光束输出质量，有利于光束的调整，并提高了光纤耦合效率，减低封装耦合成本。同时，由于光场从无源区的双层波导向有源区的单层波导传输时，相对于仅仅采用单层波导，损耗会增加，从而对外部反馈光损耗增加，进而提高了激光器的抗反射能力。

技术领域

本发明涉及半导体发光器领域，特别涉及一种半导体激光器及其制作方法。

背景技术

半导体激光器因其具有体积小、重量轻、电光转换效率高、性能稳定、可靠性高和寿命长等优点，已经广泛应用于光纤通信、泵浦源、材料加工、光传感、激光雷达等领域。但由于半导体激光器有源区一般采用多量子阱结构，其厚度在100~200nm，宽度在2~5μm范围，其出光端面折射率分布并不是对称的，导致其远场特性表现为不对称的椭圆光斑，特别是在垂直方向，由于厚度很薄，其垂直方向远场发散角一般为40~60°，远大于水平方向的发散角，导致不利于光束的调整，降低了光纤耦合效率，影响半导体激光器的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体激光器及其制作方法，主要目的在于解决以上现有技术中的技术问题。

第一方面，根据本发明的实施例，提供了一种半导体激光器，包括谐振腔，所述谐振腔包括有源区以及与所述有源区二次外延对接生长形成的无源区；

所述有源区包括衬底以及在所述衬底由下至上依次生长的第一下缓冲层、光栅层、第一限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层及第二限制层；

所述无源区包括在所述第一下缓冲层上由下至上依次外延生长的第二下缓冲层、第一波导层、波导间隔层、第二波导层及第一上缓冲层；

所述无源区及有源区上设有腐蚀停止层，在所述腐蚀停止层上形成有脊条结构，所述脊条结构由下至上依次包括上包层以及在所述上包层上与所述有源区对应的部分生长的欧姆接触层和电极层。

具体地，所述有源区与所述无源区指向形成的对接端面与垂直面形成夹角。

具体地，所述夹角为10~20°。

具体地，所述有源区的长度为120~2000μm，无源区的长度为20~100μm。

具体地，所述第一波导层和第二波导层折射率为3.4~3.5，所述波导间隔层折射率为3.18~3.24。

具体地，所述多量子阱层为InGaAlAs多量子阱层或InGaAsP多量子阱层，所述第一波导层和第二波导层均为InGaAsP波导层，所述第一波导层和第二波导层的材料带隙大于多量子阱层的材料带隙。

具体地，所述第一波导层和第二波导层厚度均为150~400nm，所述波导间隔层厚度为200~800nm。

具体地，所述谐振腔对应于无源区的端面设有增透膜，所述谐振腔对应于有源区的端面设有高反膜。

第二方面，根据本发明的实施例，提供了一种半导体激光器的制作方法，包括：

S1、在衬底上依次外延生长第一下缓冲层、光栅层、第一限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层及第二限制层；

S2、利用光刻制作二氧化硅掩膜，盖住有源区，并通过干法刻蚀加湿法腐蚀方法刻蚀掉无源区的第一下缓冲层、光栅层、第一限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层及第二限制层；

S3、在MOCVD中二次外延依次生长第二下缓冲层、第一波导层、波导间隔层、第二波导层及第一上缓冲层；