CN109449756A - 一种半导体激光器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体激光器，在传输层背向衬底一侧表面的内脊区设置有剪裁损耗区，在剪裁损耗区设置有盲孔，该盲孔的底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度。该盲孔可以通过影响倏逝波来影响半导体激光器中光线传输的光场特性。由于剪裁损耗区为与内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，使得盲孔可以有效的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，提高激光的光束质量；同时由于不需要减小半导体激光器波导的宽度，使得半导体激光器具有较高的亮度。本发明还提供了一种半导体激光器的制备方法，所制得的半导体激光器同样具有上述有益效果。

Description

一种半导体激光器及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体光电子器件技术领域，特别是涉及一种半导体激光器及一种半导体激光器的制备方法。
背景技术
半导体激光器的亮度正比于功率与光束质量的比值，反映的是单位立体角下激光功率。在实际应用中往往希望半导体激光器具有高的输出功率和优异的光束质量，即高的亮度。现有的方法多是减小半导体激光器波导的宽度，从而降低侧向模式的数量，达到提高光束质量的目的，但由于减小波导宽度也就减小了增益区域的面积，因此输出功率也大大下降。
所以如何在不明显减小半导体激光器输出功率的前提下提高半导体激光器的光束质量以本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体激光器，在具有一定输出功率的同时，具有较高的光束质量；本发明的另一目的在于提供一种半导体激光器的制备方法，所制备而成的半导体激光器在具有一定输出功率的同时，具有较高的光束质量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体激光器，包括衬底、传输层、第一电极和第二电极；
所述传输层位于所述衬底的第一表面；其中，所述传输层包括位于所述第一表面的第一包层、位于所述第一包层背向所述衬底一侧表面的波导层、和位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层；所述传输层呈脊型；
所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区包括剪裁损耗区，所述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域；所述剪裁损耗区设置有盲孔，所述盲孔的底面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离小于所述传输层中倏逝波长度；
所述第一电极位于所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区；所述第二电极位于所述衬底与所述第一表面相对的第二表面。
可选的，所述剪裁损耗区设置有多个所述盲孔，相邻所述盲孔之间距离的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
可选的，所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区包括4个所述剪裁损耗区，任一所述剪裁损耗区为与所述内脊区长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域。
可选的，所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区还包括：
两条平行于所述内脊区长边的隔离沟道；其中，两条所述隔离沟道之间设置有所述盲孔。
可选的，所述隔离沟道与所述内脊区对应长边之间的距离的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
可选的，所述盲孔底面所呈的图形为折线形，所述盲孔底面所呈图形的长边的取值范围为5μm至15μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至5μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的夹角的取值范围为40°至160°，包括端点值。
可选的，所述盲孔底面所呈的图形为矩形，所述盲孔底面所呈图形的长边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
可选的，所述盲孔底面所呈的图形为圆形，所述盲孔底面所呈图形的直径的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
本发明还提供了一种半导体激光器的制备方法，包括：
在衬底的第一表面设置传输层；其中，所述传输层包括位于所述第一表面的第一包层、位于所述第一包层背向所述衬底一侧表面的波导层、和位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层；所述传输层呈脊型；
在所述传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔；其中，所述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域；，所述盲孔的底面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离小于所述传输层中倏逝波长度；
在所述传输层表面的内脊区设置第一电极，并在所述衬底与所述第一表面相对的第二表面设置第二电极，以制成所述半导体激光器。
可选的，在所述在衬底的第一表面设置传输层之后，所述方法还包括：
在所述传输层表面的内脊区刻蚀两条平行于所述内脊区长边的隔离沟道；其中，两条所述隔离沟道之间设置有所述盲孔；所述隔离沟道与所述内脊区对应长边之间的距离不大于10μm。
本发明所提供的一种半导体激光器，在传输层背向衬底一侧表面的内脊区设置有剪裁损耗区，在剪裁损耗区设置有盲孔，该盲孔的底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度。由于盲孔与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度，该盲孔可以通过影响倏逝波来影响半导体激光器中光线传输的光场特性。由于上述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，即上述盲孔会处于与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，使得上述盲孔可以有效的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，提高激光的光束质量；同时由于上述盲孔对于低阶模式损耗影响不大，并且不需要减小半导体激光器波导的宽度，使得半导体激光器可以具有一定输出功率，从而使得半导体激光器具有较高的亮度。
本发明还提供了一种半导体激光器的制备方法，所制得的半导体激光器同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种半导体激光器的正视结构示意图；
图2为图1的侧视结构图；
图3为图1具体的正视结构示意图；
图4为图1中内脊区的俯视结构示意图；
图5为图1中内脊区具体的俯视结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器中内脊区的结构示意图；
图7为图6第一种具体的结构示意图；
图8为图7中盲孔对模式增加损耗的模拟结果图；
图9为图6第二种具体的结构示意图；
图10为图6第三种具体的结构示意图；
图11为本发明实施例所提供的另一种具体的半导体激光器的结构示意图；
图12为本发明实施例所提供的一种半导体激光器制备方法的流程图；
图13为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器制备方法的流程图。
图中：1.衬底、11.缓冲层、2.传输层、21.第一包层、22.波导层、221.n型波导、222.有源区、223.p型波导、23.第二包层、24.盲孔、25.盖层、3.第一电极、4.第二电极、100.内脊区、110.剪裁损耗区、111.隔离沟道。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种半导体激光器。在现有技术中，为了降低半导体激光器中侧向模式的数量，通常是减小半导体激光器波导的宽度，但由于减小波导宽度也就减小了增益区域的面积，因此输出功率也大大下降。
而本发明所提供的一种半导体激光器，在传输层背向衬底一侧表面的内脊区设置有剪裁损耗区，在剪裁损耗区设置有盲孔，该盲孔的底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度。由于盲孔与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度，该盲孔可以通过影响倏逝波来影响半导体激光器中光线传输的光场特性。由于上述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，即上述盲孔会处于与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，使得上述盲孔可以有效的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，提高激光的光束质量；同时由于上述盲孔对于低阶模式损耗影响不大，并且不需要减小半导体激光器波导的宽度，使得半导体激光器可以具有一定输出功率，从而使得半导体激光器具有较高的亮度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图2，图3，图4以及图5，图1为本发明实施例所提供的一种半导体激光器的正视结构示意图；图2为图1的侧视结构图；图3为图1具体的正视结构示意图；图4为图1中内脊区的俯视结构示意图；图5为图1中内脊区具体的俯视结构示意图。
参见图1以及图2，在本发明实施例中，所述半导体激光器包括衬底1、传输层2、第一电极3和第二电极4。
所述传输层2位于所述衬底1的第一表面；其中，所述传输层2包括位于所述第一表面的第一包层21、位于所述第一包层21背向所述衬底1一侧表面的波导层22、和位于所述波导层22背向所述衬底1一侧表面的第二包层23；所述传输层2呈脊型；所述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100包括剪裁损耗区110，所述剪裁损耗区110为与所述内脊区100任一长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且与所述内脊区100任一宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％的区域；所述剪裁损耗区110设置有盲孔24，所述盲孔24的底面与所述第二包层23朝向所述衬底1一侧表面的距离小于所述传输层2中倏逝波长度；所述第一电极3位于所述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100；所述第二电极4位于所述衬底1与所述第一表面相对的第二表面。
上述衬底1主要起支撑作用，上述传输层2、第一电极3以及第二电极4均需要按照一定的顺序依次设置在衬底1表面。有关具体的半导体激光器的制作工艺将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。上述衬底1在本发明实施例中通常为Ⅲ-Ⅴ族化合物，例如GaAs、InP、GaSb和GaN等，上述衬底1的材质包括但不限于以上几种材料。通常情况下，在本发明实施例中，所述衬底1需要为n型掺杂衬底1。
上述传输层2位于衬底1的第一表面，所述传输层2用于传输光线，同时该传输层2为一谐振腔，光线会在该传输层2中发生振荡而产生激光。具体的，该传输层2通常包括位于所述第一表面的第一包层21、位于所述第一包层21背向所述衬底1一侧表面的波导层22、和位于所述波导层22背向所述衬底1一侧表面的第二包层23。上述第一包层21的折射率以及第二包层23的折射率通常需要小于波导层22的折射率，从而通过上述第一包层21，波导层22和第二包层23形成全反射波导，激光通常会在上述波导层22中传输，即在上述谐振腔内传输的光模被限制在波导层22内。但是由于倏逝波效应，仍然会有部分光在第一包层21以及第二包层23中传输，即仍然会有部分光以倏逝波的形式在第一包层21与第二包层23中传输。
需要说明的是，上述传输层2呈脊型，此时整个半导体激光器具有脊型光波导。成脊型的传输层2具有主模H10波的截止波长较长；单模工作频带较宽，可以达到数个倍频程；等效阻抗较低的优点。成脊型的传输层2通常包括有内脊和外脊，其中内脊主要用于传输光场。有关成脊型的传输层2的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。通常情况下，上述呈脊型的传输层2中凸出的一侧位于传输层2中背向衬底1一侧。具体的，上述呈脊型的传输层2中，可以是上述波导层22呈脊型，也可以是上述第二包层23成脊型。为了简化半导体激光器的制作工艺，在本发明实施例中通常是上述第二包层23呈脊型。相应的，在传输层2背向衬底1一侧表面具有对应上述内脊的内脊区100。
参见图3，具体的，在本发明实施例中，所述第一包层21通常是n型包层，即第一包层21的材质通常是经过n型掺杂；而第二包层23通常是p型包层，即第二包层23的材质通常是经过p型掺杂。具体的，上述波导层22通常包括：位于第一包层21背向所述衬底1一侧表面的n型波导221，位于n型波导221背向衬底1一侧表面的有源区222，位于有源区222背向衬底1一侧表面的p型波导223，该p型波导223背向衬底1一侧表面为上述第二包层23。其中，上述有源区222可以为单层或多层的量子阱、量子点等，用作激光器的增益区。具体的，上述有源区222的增益介质可以是量子阱、量子点、量子带、量子级联结构或者其任意组合。
当外界电源向上述第一电极3以及第二电极4施加电压时，会促使上述n型掺杂材料的电子向有源区222移动，同时促使上述p型掺杂材料中的空穴向有源区222移动，而空穴-电子对会在上述有源区222中发生耦合发光，并在上述谐振腔中传输。有关上述传输层2中各个膜层的具体材质，以及第一包层21和第二包层23的具体材质可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
作为优选的，在本发明实施例中，在所述衬底1以及所述传输层2之间可以设置缓冲层11。上述缓冲层11的材质通常与衬底1的材质相同，上述缓冲层11用于掩埋衬底1自身的缺陷，防止上述传输层2中由于具有过多的缺陷而导致半导体激光器的亮度较低。
参见图4，在本发明实施例中，所述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100包括剪裁损耗区110，所述剪裁损耗区110为与所述内脊区100任一长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且与所述内脊区100任一宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％的区域；所述剪裁损耗区110设置有盲孔24，所述盲孔24的底面与所述第二包层23朝向所述衬底1一侧表面的距离小于所述传输层2中倏逝波长度。
上述内脊区100即在传输层2背向衬底1一侧表面中对应传输层2内脊的区域。由于传输层2呈脊型，通常情况下，传输层2背向衬底1一侧表面具有一凸起，该凸起的上表面即内脊区100。通常情况下，内脊区100成矩形。
上述剪裁损耗区110位于内脊区100中，在内脊区100中设置有盲孔24。上述剪裁损耗区110与内脊区100任一长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且该剪裁损耗区110与内脊区100任一宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％。即上述剪裁损耗区110通常位于剪裁损耗区110的边角区，相应的上述盲孔24也通常设置在内脊区100的边角区。所谓边角区，即内脊区100中临近内脊区100顶角的区域。需要说明的是，上述剪裁损耗区110即对应半导体激光器中传输的高阶模式光场，在该剪裁损耗区110中设置盲孔24可以增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，提高激光的光束质量。
参见图5，作为优选的，由于内脊区100通常呈矩形，相应的内脊区100中则具有四个边角区，相应的在本发明实施例中一共可以设置四个剪裁损耗区110，该四个剪裁损耗区110分别位于内脊区100的四个边角区。具体的，即上述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100包括4个所述剪裁损耗区110，任一所述剪裁损耗区110为与所述内脊区100长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且与所述内脊区100宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％的区域。相应的，在上述四个剪裁损耗区110中均设置有盲孔24，则在本发明实施例中盲孔24通常分布于内脊区100的四个靠近顶角的区域。在内脊区100中设置4个相互对称的剪裁损耗区110可以尽可能对称的影响波导层22中传输的光场的特性。
上述剪裁损耗区110中设置有盲孔24，上述盲孔24的底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离需要小于传输层2中倏逝波长度；具体的，上述盲孔24的底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离需要小于第二包层23汇总倏逝波长度，从而使得上述盲孔24可以对倏逝波造成影响，进而通过影响倏逝波来影响上述波导层22中传输的光场特性。
有关上述盲孔24的具体形状等具体参数将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。需要说明的是，在本发明实施例中，在上述内脊区100的非剪裁损耗区110中同样可以设置上述盲孔24，但上述位于非剪裁损耗区110中的盲孔24通常不会对波导层22中传输的光场特性造成影响。
通常情况下，为了尽可能多的通过上述盲孔24增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，在本发明实施例中，通常会在任一剪裁损耗区110设置有多个所述盲孔24，且相邻所述盲孔24之间距离的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
在本发明实施例中，在剪裁损耗区110中设置多个盲孔24，并且将相邻盲孔24之间距离限制在2μm至10μm之间，可以保证尽可能的多的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而更好的抑制高阶模式激射。
在本发明实施例中，所述第一电极3通常位于所述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100；所述第二电极4通常位于所述衬底1与所述第一表面相对的第二表面。上述第一电极3通常为p型电极，而上述第二电极4通常为n型电极。外界电源可以通过上述第一电极3以及第二电极4向半导体激光器施加电压，从而使得在上述有源区222中发生空穴-电子对的耦合，进而产生激光。有关上述第一电极3以及第二电极4的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
本发明实施例所提供的一种半导体激光器，在传输层2背向衬底1一侧表面的内脊区100设置有剪裁损耗区110，在剪裁损耗区110设置有盲孔24，该盲孔24的底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离小于传输层2中倏逝波长度。由于盲孔24与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离小于传输层2中倏逝波长度，该盲孔24可以通过影响倏逝波来影响半导体激光器中光线传输的光场特性。由于上述剪裁损耗区110为与所述内脊区100任一长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且与所述内脊区100任一宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％的区域，即上述盲孔24会处于与所述内脊区100任一长边的距离小于内脊区100宽边长度的25％，且与所述内脊区100任一宽边的距离小于内脊区100长边长度的20％的区域，使得上述盲孔24可以有效的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，提高激光的光束质量；同时由于上述盲孔24对于低阶模式损耗影响不大，并且不需要减小半导体激光器波导的宽度，使得半导体激光器可以具有一定输出功率，从而使得半导体激光器具有较高的亮度。
有关本发明所提供的一种半导体激光器的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图6，图7，图8，图9，图10以及图11，图6为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器中内脊区的结构示意图；图7为图6第一种具体的结构示意图；图8为图7中盲孔对模式增加损耗的模拟结果图；图9为图6第二种具体的结构示意图；图10为图6第三种具体的结构示意图；图11为本发明实施例所提供的另一种具体的半导体激光器的结构示意图。
区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对半导体激光器的结构进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。
参见图6，在本发明实施例中，当在内脊区100中设置4个剪裁损耗区110时，所述传输层2背向所述衬底1一侧表面的内脊区100还包括两条平行于所述内脊区100长边的隔离沟道111；其中，两条所述隔离沟道111之间设置有所述盲孔24。
在本发明实施例中上述隔离沟道111通常平行于内脊区100长边，同时隔离沟道111的长度通常与内脊区100长边的长度相同或近似。并且，由于在本发明实施例中设置有4个上述剪裁损耗区110，相应的上述盲孔24通常接近内脊区100的长边。而由于上述盲孔24位于两条隔离沟道111之间，使得隔离沟道111与内脊区100长边之间的距离通常也比较接近，显然，上述两条隔离沟道111分别靠近内脊区100两条对应的长边。通常情况下，在本发明实施例中上述隔离沟道111与对应的内脊区100长边之间的距离不大于10μm。
具体的，上述隔离沟道111的宽度通常在2μm至5μm之间，包括端点值；上述隔离沟道111的宽度通常在0.3μm至1.5μm之间，包括端点值；上述隔离沟道111与对应的内脊区100长边之间的距离通常在2μm至10μm之间，包括端点值。上述隔离沟道111区可以抑制半导体激光器中载流子侧向累积，从而改善远场稳定性。需要说明的是，在本发明实施例中，上述隔离沟道111可以与上述盲孔24相接触；即隔离沟道111与盲孔24之间可以有部分重叠，但是隔离沟道111通常不会将盲孔24完全覆盖。
通常情况下，为了保证可以均匀对称的影响波导层22中传输的光场的特性，同时为了便于盲孔24的制作，上述盲孔24的底面所呈图形通常为轴对称图形。
参见图7，具体的，在本发明实施例中，所述盲孔24底面所呈的图形可以为折线形，所述盲孔24底面所呈图形的长边的取值范围为5μm至15μm，包括端点值；所述盲孔24底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至5μm，包括端点值；所述盲孔24底面所呈图形的夹角的取值范围为40°至160°，包括端点值。
上述呈折线形的盲孔24底面图形通常是由两端直线段以一定的角度连接而成，上述折线形图形的长边为一段直线段的长度，即上述折线形图形两条直线段的总长度为10μm至30μm，包括端点值；上述折线形图形的宽度即任意一条直线段的宽度，上述折线形图形的夹角即两条直线段的夹角。
上述折线形图形也可以理解为箭头形图形，通常情况下，为了保证可以均匀对称的影响波导层22中传输的光场的特性，若在内脊区100设置了多个底面呈箭头形的盲孔24，则多个底面呈箭头形的盲孔24的箭头指向通常位于同一直线；作为优选的，多个底面呈箭头形的盲孔24的箭头指向通常相同，且多个底面呈箭头形的盲孔24的箭头指向通常平行于内脊区100长边延长线方向。
参见图8，在本发明实施例中，当在内脊区100中设置4个剪裁损耗区110，并在每个剪裁损耗区110中设置多个盲孔24，且每个盲孔24均为上述朝向一致的底面呈折线形的盲孔24，同时设置上述隔离沟道111时，以四阶模式为例，参见图5上述内脊区100中结构对模式增加损耗的模拟结果，可以看到上述盲孔24以及隔离沟道111可以将四阶模式的边沿光场强度降低至几乎为零，而仅保留了中间三个峰不变。
参见图9，具体的，在本发明实施例中，所述盲孔24底面所呈的图形为矩形，所述盲孔24底面所呈图形的长边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值；所述盲孔24底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
通常情况下，为了保证可以均匀对称的影响波导层22中传输的光场的特性，上述底面呈矩形的盲孔24的长边通常相互平行，同时上述底面呈矩形的盲孔24的宽边通常也相互平行。作为优选的，上述底面呈矩形的盲孔24的长边通常平行于内脊区100长边的延长线。
参见图10，具体的，在本发明实施例中，所述盲孔24底面所呈的图形为圆形，所述盲孔24底面所呈图形的直径的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
当然，在本发明实施例中上述盲孔24底面所呈图形还可以是其他的形状，例如三角形，半圆形等等均可。但是为了保证可以均匀对称的影响波导层22中传输的光场的特性，上述盲孔24的图形通常需要对称分布。当上述盲孔24底面所呈图形为三角形时，该三角形图形通常为等腰三角形，该三角形顶角的角度通常在40°至160°之间，包括端点值；该等腰三角形两条相等的边的长度通常在5μm至15μm之间，包括端点值。
参见图11，在本发明实施例中，所述传输层2还可以包括盖层25，所述盖层25位于所述第二包层23背向所述衬底1一侧表面的内脊区100；所述盖层25的掺杂浓度大于所述第二包层23的掺杂浓度。
上述盖层25通常位于传输层2背向衬底1一侧，该盖层25通常需要重掺杂，即盖层25的掺杂浓度通常较大，相应的其电阻通常较低。而上述第一电极3通常需要与盖层25直接接触，使用电阻较低的盖层25可以便于传输层2与第一电极3之间形成欧姆接触。需要说明的是，由于上述第二包层23通常为p型包层，相应的上述盖层25通常为p型盖层25，该盖层25通常为重掺杂p型盖层25。
本发明实施例所提供的一种半导体激光器，在传输层2背向衬底1一侧表面的内脊区100设置有隔离沟道111，该隔离沟道111区可以抑制半导体激光器中载流子侧向累积，从而改善远场稳定性；同时提供三种具体的盲孔24的图形，以四阶模式为例，上述盲孔24以及隔离沟道111可以将四阶模式的边沿光场强度降低至几乎为零，而仅保留了中间三个峰不变；通过盖层25可以便于第一电极3与传输层2形成欧姆接触。
下面对本发明所提供的一种半导体激光器的制备方法进行介绍，下文描述的制备方法与上述描述的半导体激光器的结构可以相互对应参照。
请参考图12，图12为本发明实施例所提供的一种半导体激光器制备方法的流程图。
参见图12，在本发明实施例中，所述半导体激光器的制备方法包括：
S101：在衬底的第一表面设置传输层。
在本发明实施例中，所述传输层包括位于所述第一表面的第一包层、位于所述第一包层背向所述衬底一侧表面的波导层、和位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层；所述传输层呈脊型。
在本步骤中，通常具体是采用分子束外延(MBE)或金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)工艺依次在衬底的第一表面生长第一包层、波导层、第二包层等，并在设置上述传输层时将传输层刻蚀成脊型，以在衬底的第一表面设置呈脊型的传输层。有关传输层的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
更具体的，在本步骤中会通过在衬底的第一表面依次生长缓冲层、n型包层、n型波导、有源区、p型波导、p型包层以及p型盖层；并在设置完上述膜层之后刻蚀上述p型盖层以及p型包层，将p型包层刻蚀呈脊型，并使p型盖层覆盖上述p型包层背向衬底一侧凸起的上表面，从而实现在衬底的第一表面设置传输层。有关具体设置上述各个膜层的具体工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S102：在传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔。
在本发明实施例中，所述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域；所述盲孔的底面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离小于所述传输层中倏逝波长度。有关上述内脊区、剪裁损耗区以及盲孔的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
在本步骤中，通常具体使用光刻的工艺在传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔。更具体的，在本步骤中，会先在传输层表面的内脊区均匀涂覆光刻胶；再通过光学掩膜版，利用紫外光对上述光刻胶中对应盲孔的区域进行曝光；最后通过刻蚀工艺在传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀上述盲孔。当然在本发明实施例中还可以通过其他的工艺在传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔，有关具体的刻蚀工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S103：在传输层表面的内脊区设置第一电极，并在衬底与第一表面相对的第二表面设置第二电极，以制成半导体激光器。
若在S101中在第二包层背向衬底一侧表面的内脊区设置有p型盖层，则在本步骤之前通常会先在盖层表面生长二氧化硅层；再通过光学掩膜版对该二氧化硅层进行曝光；之后再通过二氧化硅刻蚀工艺在盖层的表面刻蚀出欧姆接触区。
在本步骤中，通常具体会通过金属生长设备在传输层表面的内脊区，通常为上述盖层的表面沉积一层p型欧姆接触金属，该p型欧姆接触金属会通过上述欧姆接触区与盖层形成欧姆接触，该p型欧姆接触金属即上述第一电极。
在本步骤中，在设置第二电极之前，通常会对衬底的第二表面进行减薄以及抛光。在减薄抛光之后，通常是通过金属生长设备在衬底的第二表面生长一层n型欧姆接触金属，该n型欧姆接触金属即上述第二电极。在设置完上述第一电极以及第二电极之后，即制备完成了本发明所提供的半导体激光器。
本发明实施例所提供的一种半导体激光器的制备方法，所制备而成的半导体激光器的传输层背向衬底一侧表面的内脊区设置有剪裁损耗区，在剪裁损耗区设置有盲孔，该盲孔的底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度。由于盲孔与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于传输层中倏逝波长度，该盲孔可以通过影响倏逝波来影响半导体激光器中光线传输的光场特性。由于上述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，即上述盲孔会处于与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域，使得上述盲孔可以有效的增加半导体激光器中高阶模式的损耗，从而抑制高阶模式激射，提高激光的光束质量；同时由于上述盲孔对于低阶模式损耗影响不大，并且不需要减小半导体激光器波导的宽度，使得半导体激光器可以具有一定输出功率，从而使得半导体激光器具有较高的亮度。
有关本发明中半导体激光器的具体制作步骤将在下述发明实施例中做详细介绍。
请参考图13，图13为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器制备方法的流程图。
参见图13，在本发明实施例中，所述半导体激光器的制备方法包括：
S201：在衬底的第一表面设置传输层。
S202：在传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔。
在本发明实施例中，所述S201与S202与上述发明实时例中S101以及S102基本相同，详细内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
S203：在传输层表面的内脊区刻蚀两条平行于内脊区长边的隔离沟道。
在本发明实施例中，两条所述隔离沟道之间设置有所述盲孔；所述隔离沟道与所述内脊区对应长边之间的距离不大于10μm。有关隔离沟道的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。
在本步骤中，通常具体使用光刻的工艺在传输层表面的内脊区刻蚀隔离沟道。更具体的，在本步骤中，会先在传输层表面的内脊区均匀涂覆光刻胶；再通过光学掩膜版，利用紫外光对上述光刻胶中对应隔离沟道的区域进行曝光；最后通过刻蚀工艺在传输层表面的内脊区刻蚀上述隔离沟道。
需要说明的是，在本发明实施例中，S202与S203通常是同步执行的，即在输层表面的内脊区均匀涂覆光刻胶之后，通常是通过光学掩膜版，利用紫外光对上述光刻胶中对应盲孔以及隔离沟道的区域同时进行曝光；最后通过刻蚀工艺在传输层表面的内脊区同时刻蚀上述盲孔以及隔离沟道。
然在本发明实施例中还可以通过其他的工艺在传输层表面的内脊区刻蚀隔离沟道，有关具体的刻蚀工艺可以参考现有技术，在此不再进行赘述。
S204：在传输层表面的内脊区设置第一电极，并在衬底与第一表面相对的第二表面设置第二电极，以制成半导体激光器。
本步骤与上述发明实施例中S103基本相同，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。
由于上述半导体激光器通常是在晶圆中制备而成的，通常情况下会在晶圆中同时制备多个半导体激光器。相应的在本步骤之后，通常需要对制备好半导体激光器结构的晶圆进行解离，即将多个半导体激光器相互分离；之后再对半导体激光器进行镀膜以及封装，以最终制备成半导体激光器。
本发明实施例所提供的一种半导体激光器的制备方法，所制备而成的半导体激光器的传输层背向衬底一侧表面的内脊区设置有隔离沟道，该隔离沟道区可以抑制半导体激光器中载流子侧向累积，从而改善远场稳定性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种半导体激光器及一种半导体激光器的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括衬底、传输层、第一电极和第二电极；
所述传输层位于所述衬底的第一表面；其中，所述传输层包括位于所述第一表面的第一包层、位于所述第一包层背向所述衬底一侧表面的波导层、和位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层；所述传输层呈脊型；
所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区包括剪裁损耗区，所述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域；所述剪裁损耗区设置有盲孔，所述盲孔的底面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离小于所述传输层中倏逝波长度；
所述第一电极位于所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区；所述第二电极位于所述衬底与所述第一表面相对的第二表面。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述剪裁损耗区设置有多个所述盲孔，相邻所述盲孔之间距离的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区包括4个所述剪裁损耗区，任一所述剪裁损耗区为与所述内脊区长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，所述传输层背向所述衬底一侧表面的内脊区还包括：
两条平行于所述内脊区长边的隔离沟道；其中，两条所述隔离沟道之间设置有所述盲孔。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述隔离沟道与所述内脊区对应长边之间的距离的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的半导体激光器，其特征在于，所述盲孔底面所呈的图形为折线形，所述盲孔底面所呈图形的长边的取值范围为5μm至15μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至5μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的夹角的取值范围为40°至160°，包括端点值。
7.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的半导体激光器，其特征在于，所述盲孔底面所呈的图形为矩形，所述盲孔底面所呈图形的长边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值；所述盲孔底面所呈图形的宽边的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
8.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的半导体激光器，其特征在于，所述盲孔底面所呈的图形为圆形，所述盲孔底面所呈图形的直径的取值范围为2μm至10μm，包括端点值。
9.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底的第一表面设置传输层；其中，所述传输层包括位于所述第一表面的第一包层、位于所述第一包层背向所述衬底一侧表面的波导层、和位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层；所述传输层呈脊型；
在所述传输层表面内脊区的剪裁损耗区刻蚀盲孔；其中，所述剪裁损耗区为与所述内脊区任一长边的距离小于内脊区宽边长度的25％，且与所述内脊区任一宽边的距离小于内脊区长边长度的20％的区域；，所述盲孔的底面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离小于所述传输层中倏逝波长度；
在所述传输层表面的内脊区设置第一电极，并在所述衬底与所述第一表面相对的第二表面设置第二电极，以制成所述半导体激光器。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述在衬底的第一表面设置传输层之后，所述方法还包括：
在所述传输层表面的内脊区刻蚀两条平行于所述内脊区长边的隔离沟道；其中，两条所述隔离沟道之间设置有所述盲孔；所述隔离沟道与所述内脊区对应长边之间的距离不大于10μm。
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