CN104332824A - 一种锥形激光器输出端面减反膜镀制方法 - Google Patents

Abstract

一种锥形激光器输出端面减反膜镀制方法，属于半导体光电子器件技术领域。该领域已知技术采用电子束蒸发或气相沉积单层或多层薄膜材料进行镀制，工艺复杂，重复性差，且需要单独的钝化工艺进行输出端面钝化处理。本发明之锥形激光器输出端面减反膜镀制方法，采用射频反应溅射制备的非晶AlxN薄膜进行减反膜镀制，通过调整溅射条件调整AlxN薄膜的折射率，使输出端面4的残余反射率达到GaAs基锥形激光器设计的要求，同时起到钝化输出端面4的作用。该技术方案可应用于各类锥形半导体激光器的制造。

Description

一种锥形激光器输出端面减反膜镀制方法

技术领域

本发明涉及一种锥形激光器输出端面减反膜镀制方法，属于激光技术领域。

背景技术

锥形半导体激光器作为一种获得高光束质量、高功率输出的激光器结构，对输出端面的残余反射率要求较高，一般在10^-3以下，同时为了满足高功率工作要求还需要进行端面钝化处理。现有技术采用钝化与减反膜工艺分别进行的方法，端面钝化采用硫化物、硒化物或硅膜，具有稳定性差，吸收大的缺点，减反膜工艺采用电子束蒸发或气相沉积镀制单层或多层MgF，SiO₂，Al₂O₃等低折射率材料，具有工艺复杂，重复性差的缺点。

发明内容

本发明是这样实现的，见附图所示，在锥形激光器的输出端面4采用射频反应溅射制备四分之一光学厚度的非晶Al_xN_y薄膜，通过调整溅射条件调整Al_xN_y薄膜的折射率，使输出端面4的残余反射率达到锥形激光器低输出端面反射率设计的要求，同时起到钝化输出端面4的作用。

本发明的技术效果在于，通过调整溅射条件可以在1.7-2.1折射率范围内调整Al_xN_y薄膜的折射率，使其满足GaAs基锥形激光器端面低残余反射率设计的要求，同时非晶Al_xN_y薄膜材料的光学带隙大于硫化物、硒化物或硅膜，其光吸收相对很弱，并具有较高的热导率和与GaAs近似匹配的热膨胀系数，可以对GaAs基锥形激光器的输出端面4起到钝化作用。

附图说明

所附图为锥形激光器示意图1，1为脊形条区，2为锥形放大区，3为脊形条端面，4为输出端面。

具体实施方式

如附图1所示，锥形激光器由脊形条区1、锥形放大区2构成。在锥形激光器的输出端面4上，采用高纯Al靶的射频反应溅射制备非晶Al_xN_y薄膜，工作气体为高纯Ar气与N2气，通过改变N2气流量进而调整Al_xN_y薄膜的折射率，使其满足GaAs基锥形激光器端面低残余反射率设计的要求。首先，在GaAs基片上采用射频反应溅射沉积Al_xN_y薄膜，采用光学薄膜测量仪测试沉积Al_xN_y薄膜的厚度与折射率，固定Ar气流量，改变N气流量获得不同溅射室工作条件下的Al_xN_y薄膜的厚度与折射率，然后根据厚度获得相应溅射条件下的沉积速率。然后，根据锥形激光器材料的波导有效折射率，采用薄膜设计软件进行输出端面4的变薄膜折射率减反膜设计，选择薄膜材料的折射率与厚度。然后，按照折射率选择溅射室的工作条件，根据该条件下的溅射沉积速率确定溅射沉积时间，所制备的非晶Al_xN_y薄膜即满足减反膜设计要求。

下面结合实例说明本发明。808nm波长锥形激光器材料的波导有效折射率为3.65，锥形激光器减反膜的反射率设计为0.1％，则采用薄膜设计软件TFCalc35设计薄膜的折射率为1.9，厚度为103nm，其溅射条件为：射频功率150W，Ar气流量为10sccm，N₂气流量为8sccm，溅射沉积速率为0.036nm/s。由此获得溅射沉积时间为2861秒。将808nm波长锥形激光器芯片的输出端面用夹具固定在基片台上，靶材采用99.999％纯度的Al靶，溅射室抽真空至2×10^-4Pa，调节Ar气流量与N2流量，充入溅射室99.999％纯度的Ar气与N₂气。开启射频电源，调节输出功率至150W，预溅射5分钟后打开样品台挡板开始在锥形激光器的输出端面4溅射沉积非晶Al_xN_y薄膜，沉积时间共2861秒。采用上述方法镀制输出端面减反膜的锥形激光器具有M₂因子小于2的光束质量，通过镀制低反射输出端面抑制了锥形放大区2的光场畸变，提高了锥形激光器的光束质量；通过非晶Al_xN_y薄膜对输出端面4的钝化，提高了腔面灾变功率水平，输出功率大于12W。

Claims (1)

1.一种锥形激光器输出端面减反膜镀制方法，其特征在于，由脊形条(1)和锥形放大区(2)构成的锥形激光器，其输出端面(4)采用射频反应溅射制备的非晶Al_xN_y薄膜进行减反膜镀制，通过调整溅射条件调整Al_xN_y薄膜的折射率，使输出端面(4)的残余反射率达到GaAs基锥形激光器设计的要求，同时起到钝化输出端面(4)的作用。