CN110224296B - 一种半导体激光器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器，在脊型传输层的内脊区表面设置有光电调制阵列，该光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列，电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元。上述形貌的导电单元可以使覆盖导电单元的第一电极与脊型传输层接触的表面具有凹凸不平的结构，使得注入电极存在高度差，从而控制FFB效应。而光线调制阵列包括位于盖层表面的盲孔，该盲孔底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于脊型传输层中倏逝波长度，使得盲孔可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输，从而提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。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。现阶段存在的问题在于，宽区半导体激光器的侧向模式会降低激光器整体的亮度与光束质量，同时随着注入电流增加，侧向光束质量迅速恶化，主要体现在侧向远场变大，称为far-field blooming(FF blooming)效应。

在现有技术中，多是减小半导体激光器宽波导的宽度，从而降低侧向模式的数量，或者通过外腔技术、调控载流子注入等手段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；而外腔技术等技术复杂，同时会增加系统的体积和成本，这对于工业化制备高功率宽区半导体激光器而言是非常不利的。所以如何在不减少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以及亮度。

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、脊型传输层、第一电极和第二电极；

所述脊型传输层位于所述衬底的第一表面；所述脊型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、位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层、以及位于所述第二包层背向所述衬底一侧表面内脊区的盖层；

所述盖层背向所述衬底一侧表面设置有光电调制阵列，所述光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列；所述电流调制阵列位于所述盖层中心；所述电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，所述导电单元的轴线沿所述盖层长度方向延伸；所述导电单元的下表面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离不小于所述脊型传输层中倏逝波长度；

所述光线调制阵列包括多个位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的盲孔，所述光线调制阵列沿所述盖层长边分布；所述盲孔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脊型传输层中倏逝波长度；

所述第一电极位于所述盖层背向所述衬底一侧表面覆盖所述导电单元；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，所述电流调制阵列的长度与所述盖层长度的比值在10％至50％之间，包括端点值；所述电流调制阵列的宽度不小于所述盖层宽度的50％；所述导电单元的宽度与所述盖层宽度的比值在5％至10％之间，包括端点值。

可选的，所述导电单元为位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的凹槽，或位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的窄脊。

可选的，所述导电单元沿垂直于厚度方向的截面所呈的图形为以下任一项或任意组合：

折线形、曲线形、矩形。

可选的，任一所述盖层长边均设置有对应的所述盲孔，任一所述盲孔与对应的所述盖层长边的距离不大于所述盖层宽度的25％，所述光线调制阵列的宽度不小于所述盖层宽度的5％；任一所述光线调制阵列的长度与所述盖层长度的比值在5％至20％之间，包括端点值。

可选的，位于所述盖层同一侧的所述光线调制阵列沿所述盖层长边的垂直平分线对称分布。

可选的，分别位于所述盖层两侧的所述光线调制阵列沿所述盖层轴线对称分布。

可选的，任一所述光线调制阵列中相邻所述盲孔之间的距离均相等。

可选的，所述盲孔底面所呈图形为轴对称图形；所述盲孔底面所呈图形的长轴长度的取值范围为3μm至10μm，包括端点值，所述盲孔底面所呈图形的短轴长度的取值范围为1μm至3μm，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脊型传输层；所述脊型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、位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层、以及位于所述第二包层背向所述衬底一侧表面内脊区的盖层；

在所述盖层表面刻蚀光电调制阵列；其中，所述光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列；所述电流调制阵列位于所述盖层中心；所述电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，所述导电单元的轴线沿所述盖层长度方向延伸；所述导电单元的下表面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离不小于所述脊型传输层中倏逝波长度；所述光线调制阵列包括多个位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的盲孔，所述光线调制阵列沿所述盖层长边分布；所述盲孔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脊型传输层中倏逝波长度；

在所述盖层表面设置覆盖所述导电单元的第一电极，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。

本发明所提供的一种半导体激光器，在脊型传输层的内脊区表面，即盖层背向衬底一侧表面设置有光电调制阵列，该光电调制阵列包括光线调制阵列和位于盖层中心的电流调制阵列，电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，并且导电单元的轴线沿盖层长度方向延伸。上述形貌的导电单元可以使覆盖导电单元的第一电极与脊型传输层接触的表面具有凹凸不平的结构，使得注入电极存在高度差，从而使得导电单元通过控制载流子注入来抑制载流子的边缘累计效应，从而控制FFB效应，抑制了大电流注入下高阶模式的激射强度。

而上述光线调制阵列包括位于盖层表面沿盖层长边分布的盲孔，该盲孔底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于脊型传输层中倏逝波长度，使得盲孔可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输，增加高阶模式的损耗。光电调制阵列可以改善半导体激光器内部载流子分布的情况，抑制高阶模式的产生与半导体激光器的FFB效应，从而提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。

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为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器的正视结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种半导体激光器中盖层的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器中盖层的俯视结构示意图；

图6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。

图中：1.衬底、11.缓冲层、2.脊型传输层、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.盖层、3.第一电极、4.第二电极、5.光电调制阵列、51.电流调制阵列、511.导电单元、52.光线调制阵列、521.盲孔。

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，在脊型传输层的内脊区表面，即盖层背向衬底一侧表面设置有光电调制阵列，该光电调制阵列包括光线调制阵列和位于盖层中心的电流调制阵列，电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，并且导电单元的轴线沿盖层长度方向延伸。上述形貌的导电单元可以使覆盖导电单元的第一电极与脊型传输层接触的表面具有凹凸不平的结构，使得注入电极存在高度差，从而使得导电单元通过控制载流子注入来抑制载流子的边缘累计效应，从而控制FFB效应，抑制了大电流注入下高阶模式的激射强度。

并且上述光线调制阵列包括位于盖层表面沿盖层长边分布的盲孔，该盲孔底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于脊型传输层中倏逝波长度，使得盲孔可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输，增加高阶模式的损耗。光电调制阵列可以改善半导体激光器内部载流子分布的情况，抑制高阶模式的产生与半导体激光器的FFB效应，从而提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。

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以及图4，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为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器的正视结构示意图；图4为本发明实施例所提供的一种半导体激光器中盖层的俯视结构示意图。

参见图1以及图2，在本发明实施例中，所述半导体激光器可以包括衬底1、脊型传输层2、第一电极3和第二电极4；所述脊型传输层2位于所述衬底1的第一表面；所述脊型传输层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、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、以及位于所述第二包层23背向所述衬底1一侧表面内脊区的盖层24；所述盖层24背向所述衬底1一侧表面设置有光电调制阵列5，所述光电调制阵列5包括电流调制阵列51和光线调制阵列52；所述电流调制阵列51位于所述盖层24中心；所述电流调制阵列51包括多个具有预设厚度的导电单元511，所述导电单元511的轴线沿所述盖层24长度方向延伸；所述导电单元511的下表面与所述第二包层23朝向所述衬底1一侧表面的距离不小于所述脊型传输层2中倏逝波长度；所述光线调制阵列52包括多个位于所述盖层24背向所述衬底1一侧表面的盲孔521，所述光线调制阵列52沿所述盖层24长边分布；所述盲孔521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脊型传输层2中倏逝波长度；所述第一电极3位于所述盖层24背向所述衬底1一侧表面覆盖所述导电单元511；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，上述脊型传输层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。

上述脊型传输层2位于衬底1的第一表面，所述脊型传输层2用于传输光线，同时该脊型传输层2为一谐振腔，光线会在该脊型传输层2中发生振荡而产生激光。该脊型传输层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、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、以及位于所述第二包层23背向所述衬底1一侧表面内脊区的盖层24。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。

顾名思义，脊型传输层2整体呈脊型，上述脊型传输层2使得整个半导体激光器具有脊型光波导。脊型传输层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。脊型传输层2通常包括有内脊和外脊，其中内脊主要用于传输光场。有关脊型传输层2的具体结构可以参考现有技术，在此不再进行赘述。在本发明实施例中，上述脊型传输层2的内脊区表面具体为盖层24背向衬底1一侧表面。

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的材质通常经过p型掺杂，相应的，上述盖层24通常也是p型盖层24，即盖层24的材质通常经过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。

需要说明的是，所述盖层24的掺杂浓度通常需要大于所述第二包层23的掺杂浓度。通常情况下，上述盖层24通常需要重掺杂，即盖层24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24直接接触，使用电阻较低的盖层24可以便于脊型传输层2与第一电极3之间形成欧姆接触。

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。有关上述脊型传输层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以及所述脊型传输层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，防止上述脊型传输层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，所述盖层24背向所述衬底1一侧表面设置有光电调制阵列5，所述光电调制阵列5包括电流调制阵列51和光线调制阵列52；所述电流调制阵列51位于所述盖层24中心；所述电流调制阵列51包括多个具有预设厚度的导电单元511，所述导电单元511的轴线沿所述盖层24长度方向延伸；所述导电单元511的下表面与所述第二包层23朝向所述衬底1一侧表面的距离不小于所述脊型传输层2中倏逝波长度；所述光线调制阵列52包括多个位于所述盖层24背向所述衬底1一侧表面的盲孔521，所述光线调制阵列52沿所述盖层24长边分布；所述盲孔521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脊型传输层2中倏逝波长度。

上述光电调制阵列5位于盖层24背向衬底1一侧表面，而盖层24背向衬底1一侧表面即脊型传输层2的内脊区表面。通常情况下，内脊区100呈矩形，相应的上述盖层24背向衬底1一侧表面呈矩形，其中盖层24的长边相当于内脊区的长边，盖层24的宽边相当于内脊区的宽边。

上述电流调制阵列51具体位于盖层24背向衬底1一侧表面中心，即电流调制阵列51具体位于脊型传输层2中内脊区的中心。该电流调制阵列51包括多个导电单元511，上述导电单元511均具有预设的厚度，使得盖层24背向衬底1一侧表面具有凹凸不平的结构。具体的，上述导电单元511的轴线沿盖层24长度方向延伸，该导电单元511的延伸方向与内脊区的长度方向，即脊型传输层2的延伸方向通常相同，此时导电单元511之间相互平行。通常情况下，上述导电单元511的长度即电流调制阵列51的长度。需要说明的是，上述各个导电单元511之间的厚度可以相同也可以不同，视具体情况而定，在本发明实施例中不做具体限定。

需要说明的是，在本发明实施例中上述导电单元511通常是在盖层24表面刻蚀得到的导电单元511，该刻蚀深度可以达到上述第二包层23。但是，在本发明实施例中需要保证导电单元511的下表面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离不小于脊型传输层2中倏逝波长度，使得电流调制阵列51对脊型传输层2中激光的低阶模式造成的损耗较小；从而使得该第二导电单元511对倏逝波造成影响较小，进而对脊型传输层2中传输的激光造成的影响较小。有关导电单元511的具体厚度在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。上述导电单元511在本发明实施例中可以具体为位于盖层24背向衬底1一侧表面的凹槽，或位于盖层24背向衬底1一侧表面的窄脊均可，在本发明实施例中不做具体限定。有关电流调制阵列51的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在盖层24背向衬底1一侧表面设置有光线调制阵列52，上述光线调制阵列52具体位于盖层24沿长边方向的侧边，任一光线调制阵列52包括多个位于盖层24表面的盲孔521，该盲孔521同样具体分布于盖层24沿长边方向的侧边，即上述盲孔521靠近盖层24长边设置，使得光线调制阵列52沿盖层24长边分布，使得上述盲孔521可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输。

需要说明的是，在本发明实施例中盲孔521底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离需要小于脊型传输层2中倏逝波长度，使得上述盲孔521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。有关盲孔521的具体深度在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。有关光线调制阵列52的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。通常情况下，任一光线调制阵列52中相邻盲孔521之间的间距通常需要相等，即盲孔521通常均匀分布于光线调制阵列52中，以保证光线调制阵列52可以有效损耗脊型传输层2中传输光场的高阶模式。当然，在本发明实施例中光线调制阵列52中相邻盲孔521之间的间距也可以不等，视具体情况而定，在此不做具体限定。

在本发明实施例中，所述第一电极3位于所述盖层24背向所述衬底1一侧表面覆盖所述导电单元511；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。需要说明的是，在本发明实施例中第一电极3需要覆盖上述电流调制阵列51中的导电单元511，以使注入电极存在高度差。

本发明实施例所提供的一种半导体激光器，在脊型传输层2的内脊区表面，即盖层24背向衬底1一侧表面设置有光电调制阵列5，该光电调制阵列5包括光线调制阵列52和位于盖层24中心的电流调制阵列51，电流调制阵列51包括多个具有预设厚度的导电单元511，并且导电单元511的轴线沿盖层24长度方向延伸。上述形貌的导电单元511可以使覆盖导电单元511的第一电极3与脊型传输层2接触的表面具有凹凸不平的结构，使得注入电极存在高度差，从而使得导电单元511通过控制载流子注入来抑制载流子的边缘累计效应，从而控制FFB效应，抑制了大电流注入下高阶模式的激射强度。

并且上述光线调制阵列52包括位于盖层24表面沿盖层24长边分布的盲孔521，该盲孔521底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面的距离小于脊型传输层2中倏逝波长度，使得盲孔521可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输，增加高阶模式的损耗。光电调制阵列5可以改善半导体激光器内部载流子分布的情况，抑制高阶模式的产生与半导体激光器的FFB效应，从而提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。

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5，图5为本发明实施例所提供的一种具体的半导体激光器中盖层的俯视结构示意图。

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5，在本发明实施例中，所述电流调制阵列51的长度与所述盖层24长度的比值在10％至50％之间，包括端点值；所述电流调制阵列51的宽度不小于所述盖层24宽度的50％；所述导电单元511的宽度与所述盖层24宽度的比值在5％至10％之间，包括端点值。

为了保证在本发明实施例中电流调制阵列51可以对载流子分布进行良好的控制，在本发明实施例中上述电流调制阵列51的长度通常占盖层24长度的10％至50％，包括端点值，相应的上述导电单元511的长度通常占盖层24长度的10％至50％，包括端点值。而上述电流调制阵列51的宽度通常不小于盖层24宽度的50％，即上述电流调制阵列51的宽度通常占盖层24宽度的50％至100％，包括端点值。上述电流调制阵列51中任一导电单元511宽度通常占盖层24宽度的5％至10％，包括端点值，相邻导电单元511之间的间距通常相等，即导电单元511通常均匀分布于电流调制阵列51中。

上述结构的电流调制阵列51可以对载流子分布进行良好的控制，有效抑制载流子的边缘累计效应。具体的，所述导电单元511沿垂直于厚度方向的截面所呈的图形为以下任一项或任意组合：折线形、曲线形、矩形。所谓垂直于厚度方向的截面即横截面，在本发明实施例中从垂直于盖层24背向衬底1一侧表面看，任一导电单元511的图形可以呈折线形、曲线形、矩形中的任意一种或任意组合，例如导电单元511可以由多段子导电单元511构成，任一子导电单元511同样可以呈折线形、曲线形、矩形中的任意一种。在同一电流调制阵列51中，导电单元511的结构通常均相同，当然在同一电流调制阵列51中，导电单元511的结构也可以不同，有关导电单元511横截面的具体结构在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。

在本发明实施例中，任一所述盖层24长边均设置有对应的所述盲孔521，任一所述盲孔521与对应的所述盖层24长边的距离不大于所述盖层24宽度的25％，所述光线调制阵列52的宽度不小于所述盖层24宽度的5％；任一所述光线调制阵列52的长度与所述盖层24长度的比值在5％至20％之间，包括端点值。

为了保证在本发明实施例中光线调制阵列52可以有效阻碍脊型传输层2内传输光场的高阶模式的传输，在本发明实施例中任一盖层24长边均设置有对应的所述盲孔521，任一盲孔521与对应的盖层24长边之间的距离最多占盖层24宽度的25％，即盖层24表面需要至少设置两个由盲孔521构成的光线调制阵列52上述光线调制阵列52位于盖层24沿长度方向的两侧，任一光线调制阵列52的宽度最多占盖层24宽度的25％。同时，在本发明实施例中上述光线调制阵列52的宽度不小于盖层24宽度的5％；此时，在宽度方向上全部光线调制阵列52的宽度之和至少占盖层24宽度的10％，最多占盖层24宽度的50％。

在本发明实施例中，任一光线调制阵列52的长度通常在盖层24长度的5％至20％，包括端点值，在盖层24任一侧边全部光线调制阵列52的长度之和最多占盖层24长度的100％。需要说明的是，在本发明实施例中光线调制阵列52与电流调制阵列51之间的可以有部分重叠，由于上述导电单元511下表面与第二包层23朝向衬底1一侧表面之间的距离小于盲孔521底面与第二包层23朝向衬底1一侧表面之间的距离，使得电流调制阵列51不会对光线调制阵列52造成干扰；同时由于光线调制阵列52位于盖层24的边缘位置，而电流调制阵列51位于盖层24中心，使得光线调制阵列52同样不会对电流调制阵列51造成干扰。还要说明的是，上述盖层24的长度通常等于脊型传输层2中内脊区的长度，而上述盖层24的宽度通常等于脊型传输层2中内脊区的宽度。

为了进一步提高上述光线调制阵列52的性能，作为优选的，在本发明实施例中位于盖层24同一侧的光线调制阵列52沿盖层24长边的垂直平分线对称分布。具体的，若在盖层24的同一侧仅设置一个光线调制阵列52，则上述光线调制阵列52通常位于电流调制阵列51的一侧。并且，在本发明实施例中分别位于盖层24两侧的光线调制阵列52沿盖层24轴线对称分布，此时在盖层24表面电流调制阵列51与光线调制阵列52共同构成的光电调制阵列5所呈的图形关于盖层24中心对称，即关于内脊区中心对称。

具体的，在本发明实施例中，任一上述光线调制阵列52中相邻盲孔521之间的距离均相等，即上述盲孔521通常均匀分布于相应的光线调制阵列52，相邻盲孔521之间的距离通常在2μm至10μm之间，包括端点值。在本发明实施例中，上述盲孔521底面所呈图形通常为轴对称图形，以便盲孔521对脊型传输层2内传输光场的高阶模式进行剪裁。上述呈轴对称图形的盲孔521通常具有一个长轴以及一个短轴，上述盲孔521所呈图形的长轴长度的取值范围通常为3μm至10μm，包括端点值，而盲孔521所呈图形的短轴长度的取值范围通常为1μm至3μm，包括端点值。

本发明实施例所提供的一种半导体激光器，通过将电流调制阵列51的形貌限定在上述范围内可以保证电流调制阵列51对载流子分布具有良好的控制；将光线调制阵列52的形貌限定在上述范围内可以保证光线调制阵列52对脊型传输层2内传输光场的高阶模式的传输进行阻碍。即将光电调制阵列5的形貌控制在上述范围内可以有效抑制高阶模式的产生与半导体激光器的FFB效应，提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。

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6，图6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6，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脊型传输层。

在本发明实施例中，所述脊型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、位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层、以及位于所述第二包层背向所述衬底一侧表面内脊区的盖层。

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、盖层等，以在衬底的第一表面设置呈脊型传输层。有关脊型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，使得p型盖层覆盖p型包层背向沉底一侧表面的内脊区，从而实现在衬底的第一表面设置脊型传输层。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：在盖层表面刻蚀光电调制阵列。

在本发明实施例中，所述光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列；所述电流调制阵列位于所述盖层中心；所述电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，所述导电单元的轴线沿所述盖层长度方向延伸；所述导电单元的下表面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离不小于所述脊型传输层中倏逝波长度；所述光线调制阵列包括多个位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的盲孔，所述光线调制阵列沿所述盖层长边分布；所述盲孔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脊型传输层中倏逝波长度。有关上述光电调制阵列，包括电流调制阵列以及光线调制阵列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。

有关光电调制阵列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。在本步骤中，通常具体使用光刻的工艺在盖层表面刻蚀出光电调制阵列。更具体的，在本步骤中，会先在盖层表面均匀涂覆光刻胶；再通过光学掩膜版，利用紫外光对上述光刻胶中对应光电调制阵列的区域进行曝光；最后通过刻蚀工艺在盖层表面的刻蚀上述导电单元以及盲孔。当然在本发明实施例中还可以通过其他的工艺在盖层表面刻蚀光电调制阵列，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：在盖层表面设置覆盖导电单元的第一电极，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。

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上述盖层的表面沉积一层覆盖导电单元的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，该第一电极与盖层接触的结构形成有高度差。

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。

由于上述半导体激光器通常是在晶圆表面制备而成，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在脊型传输层的内脊区表面，即盖层背向衬底一侧表面设置有光电调制阵列，该光电调制阵列包括光线调制阵列和位于盖层中心的电流调制阵列，电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，并且导电单元的轴线沿盖层长度方向延伸。上述形貌的导电单元可以使覆盖导电单元的第一电极与脊型传输层接触的表面具有凹凸不平的结构，使得注入电极存在高度差，从而使得导电单元通过控制载流子注入来抑制载流子的边缘累计效应，从而控制FFB效应，抑制了大电流注入下高阶模式的激射强度。

而上述光线调制阵列包括位于盖层表面沿盖层长边分布的盲孔，该盲孔底面与第二包层朝向衬底一侧表面的距离小于脊型传输层中倏逝波长度，使得盲孔可以阻碍激光器两侧高阶模式的传输，增加高阶模式的损耗。光电调制阵列可以改善半导体激光器内部载流子分布的情况，抑制高阶模式的产生与半导体激光器的FFB效应，从而提高了半导体激光器在大电流注入下的光束质量。

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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

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、脊型传输层、第一电极和第二电极；

所述脊型传输层位于所述衬底的第一表面；所述脊型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、位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层、以及位于所述第二包层背向所述衬底一侧表面内脊区的盖层；

所述盖层背向所述衬底一侧表面设置有光电调制阵列，所述光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列；所述电流调制阵列位于所述盖层中心；所述电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，所述导电单元的轴线沿所述盖层长度方向延伸；所述导电单元的下表面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离不小于所述脊型传输层中倏逝波长度；

所述光线调制阵列包括多个位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的盲孔，所述光线调制阵列沿所述盖层长边分布；所述盲孔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脊型传输层中倏逝波长度；

所述第一电极位于所述盖层背向所述衬底一侧表面覆盖所述导电单元；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，所述电流调制阵列的长度与所述盖层长度的比值在10％至50％之间，包括端点值；所述电流调制阵列的宽度不小于所述盖层宽度的50％；所述导电单元的宽度与所述盖层宽度的比值在5％至10％之间，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，所述导电单元为位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的凹槽，或位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的窄脊。

4.根据权利要求3所述的半导体激光器，其特征在于，所述导电单元沿垂直于厚度方向的截面所呈的图形为以下任一项或组合：

折线形、曲线形。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，任一所述盖层长边均设置有对应的所述盲孔，任一所述盲孔与对应的所述盖层长边的距离不大于所述盖层宽度的25％，所述光线调制阵列的宽度不小于所述盖层宽度的5％；任一所述光线调制阵列的长度与所述盖层长度的比值在5％至20％之间，包括端点值。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，位于所述盖层同一侧的所述光线调制阵列沿所述盖层长边的垂直平分线对称分布。

7.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于，分别位于所述盖层两侧的所述光线调制阵列沿所述盖层轴线对称分布。

8.根据权利要求7所述的半导体激光器，其特征在于，任一所述光线调制阵列中相邻所述盲孔之间的距离均相等。

9.根据权利要求8所述的半导体激光器，其特征在于，所述盲孔底面所呈图形为轴对称图形；所述盲孔底面所呈图形的长轴长度的取值范围为3μm至10μm，包括端点值，所述盲孔底面所呈图形的短轴长度的取值范围为1μm至3μm，包括端点值。

10.一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脊型传输层；所述脊型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、位于所述波导层背向所述衬底一侧表面的第二包层、以及位于所述第二包层背向所述衬底一侧表面内脊区的盖层；

在所述盖层表面刻蚀光电调制阵列；其中，所述光电调制阵列包括电流调制阵列和光线调制阵列；所述电流调制阵列位于所述盖层中心；所述电流调制阵列包括多个具有预设厚度的导电单元，所述导电单元的轴线沿所述盖层长度方向延伸；所述导电单元的下表面与所述第二包层朝向所述衬底一侧表面的距离不小于所述脊型传输层中倏逝波长度；所述光线调制阵列包括多个位于所述盖层背向所述衬底一侧表面的盲孔，所述光线调制阵列沿所述盖层长边分布；所述盲孔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脊型传输层中倏逝波长度；

在所述盖层表面设置覆盖所述导电单元的第一电极，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。

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