CN111799654B - 一种激光器及其制造方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光器及其制造方法与应用，包括：提衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面；反射层，位于所述第二表面上；至少一台型结构，位于所述反射层上；其中，所述台型结构包括至少两个有源层和第一材料层；多个凹槽，位于所述第一材料层上；第二材料层，位于所述第一材料层上，且填充所述多个凹槽；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；其中，所述至少两个有源层之间设置有隧道结，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层。本发明提出的激光器可以提高电流的注入效率。

Description

一种激光器及其制造方法与应用

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种激光器及其制造方法与应用。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED（发光二极管）和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

垂直腔面发射激光器可以用于三维感知，激光雷达等电子领域，但是当垂直腔面发射激光器的功率较小，则无法满足远距离物体的扫描。同时由于垂直腔面发射激光器的发射的光斑较小，因此无法扫描更大的区域。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种激光器及其制造方法，该激光器可以实现可以远距离的扫描，同时还可以形成更大面积的光斑，同时还可以降低激光器的厚度。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种激光器，包括：

衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面；

反射层，位于所述第二表面上；

至少一台型结构，位于所述反射层上；其中，所述台型结构包括至少两个有源层和第一材料层；

多个凹槽，位于所述第一材料层上；

第二材料层，位于所述第一材料层上，且填充所述多个凹槽；

其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，所述至少两个有源层之间设置有隧道结，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

其中，所述第二半导体层内包括电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射。

进一步地，所述第一材料层上还形成有导电接触层，通过所述导电接触层在所述第一材料层上定义出刻蚀区域，所述多个凹槽位于所述刻蚀区域内。

进一步地，所述第二材料层位于所述刻蚀区域内，且所述第二材料层的厚度小于所述导电接触层的厚度。

进一步地，所述台型结构上形成有第一电极，所述第一电极与所述导电接触层，所述第二材料层连接。

进一步地，还包括至少一支撑结构，所述支撑结构位于所述反射层上，所述支撑结构位于所述台型结构的一侧。

进一步地，所述支撑结构上形成有第二电极，所述第二电极的高度与所述第一电极的高度平齐。

进一步地，还包括光学元件，所述光学元件通过粘结层固定在所述第一表面上，所述粘结层的高度大于或等于所述光学元件的高度。

进一步地，所述光学元件包括：

第一折射层，位于所述粘结层上；

第二折射层，位于所述第一折射层上；

透明顶衬，位于所述第二折射层上；

其中，所述第一折射层和所述第二折射层的折射率不同，所述第一折射层和所述第二折射层具有相互契合的光学图案，所述光学图案为非规则的起伏状。

进一步地，本发明还提出一种激光器的制造方法，包括：

提供一衬底，所述衬底具有相对设置的第一表面和第二表面；

形成反射层于所述第二表面上；

形成至少两个有源层于所述反射层上，所述至少两个有源层之间形成有隧道结；其中，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

形成第一材料层于所述有源层上；

对所述第一材料层和所述有源层进行刻蚀，并以所述反射层为停止层，以形成至少一台型结构；

对所述至少一台型结构上的所述第一材料层进行刻蚀，以在所述第一材料层上形成多个凹槽；

进行沉积步骤，以在所述第一材料层上形成第二材料层，所述第二材料层填充所述凹槽；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，在形成所述至少一台型结构之后，还在所述第二半导体层内形成电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射。

进一步地，本发明还提出一种电子设备，包括：

光发射模组，用于发射激光束，所述激光束经过目标物体反射形成反射光束；

光接收模组，用于接收所述反射光束；

其中，所述光发射模组包括至少一个激光器，所述激光器包括：

衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面；

反射层，位于所述第二表面上；

至少一台型结构，位于所述反射层上；其中，所述台型结构包括至少两个有源层和第一材料层；

多个凹槽，位于所述第一材料层上；

第二材料层，位于所述第一材料层上，且填充所述多个凹槽；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，所述至少两个有源层之间设置有隧道结，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

其中，所述第二半导体层内包括电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射。

综上所述，本发明提成一种激光器及其制造方法与应用，该激光器具有至少两个有源层，有源层内形成隧道结，因此具有功率大，效率高的优点，因此可以适用于远距离的扫描。同时该激光器通过第一材料层和第二材料层形成高对比度光栅，该高对比度光栅的厚度更薄，结构简单，因此激光器易于横模控制，具有偏振稳定的优点。同时通过该高对比度光栅即可以实现反射镜的功能，还可以实现电流扩散的功能。该第二材料层和第一材料层形成欧姆接触，将电流均匀的扩散在发光孔区域内，并注入有源区内，从而可以提高电流注入的效率，降低激光器的电阻，减少热量的产生。

附图说明

图1：本实施例提出的激光器的制造方法流程图。

图2：步骤S1-S4对应的结构示意图。

图3：多结有源层的示意图。

图4：隧道结的示意图。

图5：步骤S5对应的结构示意图。

图6：步骤S6对应的结构示意图。

图7：步骤S7对应的结构示意图。

图8：高对比度光栅反射镜的结构示意图。

图9：第一电极和第二电极的结构示意图。

图10：步骤S8对应的结构示意图。

图11：光学图案的示意图。

图12：激光器阵列形成光斑的示意图。

图13：本实施例提出的电子装置的简要示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种激光器的制造方法，包括：

S1：提供一衬底，所述衬底具有相对设置的第一表面和第二表面；

S2：形成反射层于所述第二表面上；

S3：形成至少两个有源层于所述反射层上，所述至少两个有源层之间形成有隧道结；其中，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

S4：形成第一材料层于所述有源层上；

S5：对所述第一材料层和所述有源层进行刻蚀，并以所述反射层为停止层，以形成至少一台型结构；

S6：对所述至少一台型结构上的所述第一材料层进行刻蚀，以在所述第一材料层上形成多个凹槽；

S7：进行沉积步骤，以在所述第一材料层上形成第二材料层，所述第二材料层填充所述凹槽；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

S8：形成光学元件于所述衬底的第一表面上。

如图2所示，在步骤S1中，首先提供一衬底101，该衬底101可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的材料，例如为砷化镓（GaAs）。衬底101可以是N型掺杂的半导体衬底，也可以是P型掺杂的半导体衬底，掺杂可以降低后续形成的电极与半导体衬底之间欧姆接触的接触电阻，在本实施例中，该衬底101为N型掺杂半导体衬底。

在一些实施例中，衬底101可以是蓝宝石衬底或其他材料衬底，或者至少衬底101的顶面由硅，砷化镓，硅碳化物，铝氮化物，镓氮化物中的一种组成。

如图2所示，本实施例将该衬底101的上表面定义为第一表面，将衬底101的下表面定义为第二表面，第一表面和第二表面相对设置。当然，在一些实施例中，该衬底101的上表面也可以为第二表面；该衬底101的下表面也可以为第一表面。

如图2所示，在步骤S2中，在衬底101的第二表面上形成反射层102。反射层102可例如由包括AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，该反射层102可以为N型反射镜，该反射层102可以为N型的布拉格反射镜。在一些实施例中，反射层102包括一系列不同折射率材料的交替层，其中每一交替层的有效光厚度（该层厚度乘以该层折射率）是四分之一垂直腔面发射激光器的工作波长的奇数整数倍，即每一交替层的有效光厚度为垂直腔面发射激光器的工作波长的奇数整数倍的四分之一。用于形成反射层102交替层的合适介电材料包括钽氧化物，钛氧化物，铝氧化物，钛氮化物，氮硅化物等。用于形成反射层102交替层的合适半导材料包括镓氮化物，铝氮化物和铝镓氮化物。然不限于此，在一些实施例中，反射层102也可由其他的材料所形成。

如图2，在步骤S3中，在反射层102远离衬底101的一侧形成有源层106，该有源层106包括第一半导体层103，有源区104和第二半导体层105。有源区104位于第一半导体层103和第二半导体层105之间。图2中第一半导体层103和第二半导体层105包括一个单独的材料层，但是第一半导体层103和第二半导体层105均可包括两层以上的层。第一半导体层103和第二半导体层105可包括InGaAs、GaAs和AlGaAs，其中第一半导体层103可以为N-型掺杂，第二半导体层105可以为P-型掺杂。在一些实施例中，第一半导体层103和第二半导体层105还可以包括其他的材料，这些材料具体不同的掺杂构造。在本实施例中，有源区104也可以称为活性区，有源区104内包括多个量子结构层，所述量子结构层具有带隙波长，所述量子结构层中的每一层发射工作波长的光。

如图2-图3所示，图2显示出一个有源层106，需要说明的是，本实施例中，在反射层102的表面上形成至少两个有源层106，且在有源层106之间还形成隧道结106a。例如图3中显示出三个有源层106，在三个有源层106形成有两个隧道结106a，即三个有源层106过两个隧道结106a间隔开来。实施例中，还可以形成两个，四个或五个或更多个有源层106。

如图4所示，在本实施例中，该隧道结106a可例如采用GaAs同质隧道结，隧道结106a可由P型层1061和N型层1062组成，P型层1061设置在N型层1062上。P型层1061和N型层1062的厚度可例如在10-20nm，采用超薄层的隧道结106a可以减少对光子的吸收损耗，隧道结106a可以防止在该垂直腔面发射激光器的光学谐振腔的驻波节点处，这样可以减少隧道结106a与光场的相互作用，也起到降低损耗的作用。在本实施例中，隧道结106a位于有源层106之间，使得多个有源层106形成串联结构，从而使得载流子可以重复利用，从而在不提高电流的前提下提高每一垂直腔面发射激光器的出光强度。在本实施例中，P型层1061与第二半导体层105接触，N型层1062与第一半导体层103接触。

在一些实施例中，可例如通过化学气相沉积的方法形成反射层102，有源层106，隧道结106a。

如图2所示，在步骤S5中，在形成有源层106之后，在有源层106上形成第一材料层107，第一材料层107可以为P型GaAs材料，通过对第一材料层107进行刻蚀，可以在第一材料层107上形成光栅结构。该第一材料层107也可以起到反射的作用，使得有源层106发射的光线通过反射层102出射，因此形成背面发射的激光器。该激光器可以为垂直腔面发射激光器。该第一材料层107的反射率可以大于反射层102的反射率。

如图2所示，在形成第一材料层107之后，在第一材料层107上形成导电接触层108。图2中显示出四个导电接触层108，其中，左侧的两个导电接触层108形成环形结构，右侧的两个导电接触层108形成环形结构。导电接触层108还可以在第一材料层107上形成刻蚀区域108a，通过该刻蚀区域108a可以在第一材料层107上定义出刻蚀区域。所述导电接触层108可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时导电接触层108还可以作为后续第一电极的金属接触垫。其中，导电接触层108的材料可包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合，具体可根据需要进行选择。在本实施例中，导电接触层108的形状可例如为圆环状，在一些实施例中，导电接触层108的形状还可以为椭圆形环状，矩形环状，六边形环状，导电接触层108的形状可根据需要进行选择。导电接触层108可例如通过化学气相沉积的方法形成。

如图5所示，在形成导电接触层108之后，首先对第一材料层107和有源层106进行刻蚀，并以反射层102为停止层，以形台型结构A和支撑结构B。在图5中显示出两个台型结构A，在两个台型结构A之间还形成一个支撑结构B。在本实施例中，该台型结构A包括有源层106和第一材料层107，该支撑结构B包括有源层106和第一材料层107。台型结构A的宽度大于支撑结构B的宽度。在本实施例中，台型结构A可以用于形成发光孔，支撑结构B不能形成发光孔，支撑结构B上可以形成第二电极，台型结构A上可以形成第一电极，因此使得第一电极和第二电极的高度一致。当然，在一些实施例中，还可以在台型结构A之间形成两个支撑结构B。

如图5-图6所示，在步骤S6中，在形成台型结构A之后，首先对台型结构A上的第一材料层107进行刻蚀，由于导电接触层108的刻蚀区域108a定义出刻蚀区域，因此经过刻蚀之后，在第一材料层107上形成多个凹槽107a，也就是说凹槽107a位于刻蚀区域108a的区域内。当该凹槽107a内未填充材料时，凹槽107a内充满空气，因此可以形成空气间隙（airgap），空气间隙和第一材料层107可以形成高对比度光栅（High Contrast Grating，HCG）。该高对比度光栅的占空比例如为10%-90%，例如为50%，70%。该高对比度光栅的厚度较薄，且结构简单，同时使得激光器更容易进行横膜控制，且具有偏振稳定的优点。

如图7所示，在步骤S7中，进行沉积步骤，在第一材料层107上形成第二材料层109。第二材料层109位于台型结构A上，第二材料层109位于导电接触层108形成的刻蚀区域108a内，第二材料层109填充凹槽107a。因此从图7中可以看出，该第二材料层109可以包括水平状和竖直状，且水平状连接竖直状，竖直状的第二材料层109填充在凹槽107a内，水平状的第二材料层109位于导电接触层108之间，且不与导电接触层108接触，以实现第二材料层109和导电接触层108的绝缘。由于位于第一材料层107内的凹槽107a是相互平行的，因此填充在凹槽107a内的第二材料层109也是相互平行的，因此增加了第二材料层109与第一材料层107的接触面积，因此电流可以均匀流入第一材料层107内。在本实施例中，第一材料层107和第二材料层109可以形成高对比度光栅，同时也可以起到反射层的作用。第一材料层107和第二材料层109的组合既可实现反射镜的作用，又可以实现电流扩散的作用。第一材料层107和第二材料层109还可以形成欧姆接触，由于第一电极与第二材料层109接触，当电流从第一电极进入第二材料层109内，因此可以将电流均匀的扩散在发光孔区域内，并注入到有源区104内，从而提高电流注入的效率，降低器件的电阻，减少热量的产生。需要说明的是，该第二材料层109可以为ITO等透明电极材料，但是不能使用金属材料，金属材料不能直接和第一材料层107结合形成高对比度光栅，金属材料对红外光具有较强的吸收，无法实现良好的反射层的作用。在本实施例中，第一材料层107的折射率大于第二材料层109的折射率，第一材料层107的折射率例如为3-4，例如为3.5，第二材料层109的折射率例如为2-3，例如为2.2。在一些实施例中，第二材料层109还可以为氮化硅。需要说明的是，本实施例提出化学气相沉积的方式形成第二材料层109，在沉积第二材料层109时，可以仅暴露出台型结构上的刻蚀区域。

如图8所示，在本实施例中，第二材料层109填充在凹槽107a内，因此位于第一材料层107内的第二材料层109与第一材料层107形成高对比度光栅反射镜，因此可以起到反射的作用，同时该高对比度光栅反射镜可以可以为P型反射镜，同时该高对比度光栅反射镜可以使得激光器更容易控制横模，具有偏振稳定的优点。

如图9所示，在形成第二材料层109之后，对台型结构A和支撑结构B进行氧化，以在台型结构A和支撑结构B内形成电流限制层110，电流限制层110位于有源层106内，具体地，电流限制层110位于第二半导体层105内。

如图9所示，在本实施例中，由于台型结结构A的宽度大于支撑结构B的宽度，因此位于台型结构A内两侧的电流限制层110未连接，因此在台型结构A内形成发光孔，因此台型结构A可以发光。位于支撑结构B内两侧的电流限制层110连接起来，因此在支撑结构B内无法形成发光孔，因此支撑结构B不能进行发光。

如图9所示，在形成电流限制层110之后，在台型结构A和支撑结构B上形成绝缘层111，该绝缘层111基本覆盖台型结构A，该绝缘层111从反射层102延伸至导电接触层108上。绝缘层111还位于刻蚀区域108a内，但是未覆盖刻蚀区域108a内的凹槽107a。需要说明的是，该绝缘层111未完全覆盖住导电接触层108与反射层102，从而使得导电接触层108可以连接后续形成的第一电极以及反射层102可以连接后续形成的第二电极。绝缘层111的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层111的厚度可在100-300nm，该绝缘层111可以保护电流限制层110，在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层111。需要说明的是，绝缘层111还位于导电接触层108和第二材料层109之间，也就是说导电接触层108和第二材料层109之间是绝缘的，防止电流从导电接触层108进入第二材料层109。

如图9所示，在形成绝缘层111之后，在台型结构A和支撑结构B上分别形成第一电极112和第二电极113，第一电极112和第二电极113分别位于绝缘层111上，第一电极112与导电接触层108接触，第一电极112还位于台型结构A的侧壁上。第二电极113完全覆盖支撑结构B并接触部分反射层102，第二电极113与第一电极112通过绝缘层111隔开。由于支撑结构B的存在，因此第二电极113和第一电极112的高度一致，因此可以将该激光器直接固定在PCB基板上。在实施例中，两侧的第一电极112可以共用中间的第二电极113。当然，也可以在第一电极112之间形成两个第二电极113，因此实现单独使用第二电极113。第一电极112例如为P型电极，第一电极112例如为阳极，第一电极112的材料可以包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合。第二电极113例如为N型电极，第二电极113例如为阴极。第二电极113的材料可以包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合。

如图10所示，在步骤S8之前，首先对衬底101进行减薄处理，使得衬底101的厚度从500-600微米变为80-90微米，然后在衬底101的第一表面上设置粘结层20，在粘结层20的顶部设置光学元件30，粘结层20的厚度大于光学元件30的厚度。该光学元件30包括第一折射层31，第二折射层32和透明顶衬33。第一折射层31位于粘结层20上，第二折射层32位于第一折射层31上，透明顶衬33位于第二折射层32上。第一折射层31的折射率低于第二折射层32的折射率，第一折射层31的折射率可以在1.0-2.0之间，第二折射层32的折射率可以在1.5-4.0之间。第一折射层31可以为低折射率的材料，例如为二氧化硅或氮化硅或聚合物。第二折射层32可以为低折射率的材料，例如为二氧化硅或氮化硅或聚合物。第一折射层31的厚度可以在20-1000微米之间，例如为30微米；第二折射层32的厚度可以在20-1000微米之间，例如为30微米。第一折射层31和第二折射层32的接触面具有相互契合的光学图案34，该光学图案34可以为非规则的起伏状，该光学图案34可以通过纳米压印或刻蚀工艺形成。在实施例中，该透明顶衬33可以为蓝宝石衬底，二氧化硅衬底或玻璃衬底等。该光学元件30可以为漫射器，折射光学元件，衍射光学元件，光栅结构，超结构或超表面的任一种或其组合。需要说明的，本实施例对粘结层20的折射率不作限制。在本实施例中，光学元件30通过粘结层20固定在衬底101上，从而使得发光孔和光学元件30的距离增加，所以打在光学元件上的光斑变大，光斑覆盖光学元件的微结构的数量变多，因此发射端远场的均匀性更好。

如图10所示，在本实施例中，第二折射层32的下表面与光学图案34契合，因此也可以说光学图案34的形成第二折射层32的表面微结构。第二折射层32的微结构可以对激光束进行准直，光束整形（beam shaping）或者光束转向（beam steering）等功能，进行实现远场分布，如平顶远场分布（flat-top distribution）和点云分布（dot cloud distribution）。

如图10所示，在本实施例中，可例如通过纳米压印或刻蚀的方式在第一折射层31的顶部形成光学图案34。从图10中可看出，光学图案34是非周期性的起伏状，且是非规则的起伏状。

如图11所示，在一些实施例中，光学图案34的形状还可以为规则起伏状，且光学图案34还是周期性的起伏状。例如图11中的光学图案34为规则的弧形结构，且是周期性的弧形结构。

如图10所示，在本实施例中，在形成激光器芯片后，然后在将光学元件30通过粘结层20固定在衬底101上，由此可将光学元件30集成在激光器芯片上。在本制造方法中光学元件30不在通过其他结构设置在激光器芯片上，因此可以简化工艺制程，减少激光器的厚度。同时，由于光学元件30在固定在粘结层20之前，已经形成光学图案34，因此将光学元件30固定在粘结层20上时，不在需要对光学元件34进行纳米压印，因此可以避免对激光器芯片的损伤。

如图10所示，本实施例提出一种激光器，该激光器可以为背面结构。该激光器包括衬底101，在衬底101的下表面形成有反射层102，反射层102上形成有两个台型结构A和一个支撑结构B，支撑结构B位于台型结构A之间。在台型结构A内通过电流限制层110形成发光孔，支撑结构B内无发光孔，该台型结构A用于发射激光束，支撑结构B无法发射激光束。

如图10所示，在本实施例中，该台型结构A包括有源层106和第一材料层107，第一材料层107上还形成导电接触层108，导电接触层108在第一材料层107上定义出刻蚀区域。在该刻蚀区域内，通过刻蚀工艺在第一材料层107上形成多个相互平行的凹槽107a，凹槽107a内填充有第二材料层109，第二材料层109位于刻蚀区域内，且第二材料层109与第一电极112连接。第一材料层107的反射率大于第二材料层109的反射率。第一材料层107和第二材料层109的组合可以形成高对比度光栅，即第一材料层107和第二材料层109的组合既可实现反射镜的作用，又可以实现电流扩散的作用，也就是形成高对比度光栅反射镜。同时由于第二材料层109还填充在凹槽107a内，因此第一材料层107和第二材料层109还可以形成欧姆接触，由于第一电极112与第二材料层109接触，当电流从第一电极112进入第二材料层109内，因此可以将电流均匀的扩散在发光孔区域内，并注入到有源区104内，从而提高电流注入的效率，降低器件的电阻，减少热量的产生。在本实施例中，在台型结构A上形成第一电极112，在支撑结构形成第二电极113，第二电极113和第一电极112通过绝缘层111隔开，且第一电极112和第二电极113的高度一致，因此可以直接将该激光器设置在PCB基板上，不再对第二电极113进行垫高。

如图10所示，在衬底101的上表面设置有粘结层20，在粘结层20的顶部设置有光学元件30，光学元件30包括第一折射层31，第二折射层32和透明顶衬33。第一折射层31和第二折射层32接触的表面上具有光学图案34。由于粘结层20的存在，因此发光孔与光学图案的距离增加，也就是激光束的路径变长，因此打在光学图案34的光斑变大，光斑覆盖光学图案的数量变多或面积变大，因此在发射端远场的均匀性更好。当然，在一些实施例中，第一折射层31还可以直接固定在衬底101上，然后在通过纳米压印或刻蚀的方式在第一折射层31上形成光学图案34，然后在形成第二折射层32和透明顶衬33。

如图12所示，图12显示为激发激光器阵列的示意图。从图11中可以看出，当激发激光器阵列时，发光孔发射的激光束经过第一折射层31出射，由于第一折射层31的存在，因此发光孔与光学图案的距离增加，也就是激光束的路径变长，因此打在光学图案的光斑变大，光斑覆盖光学图案的数量变多或面积变大，因此在发射端远场的均匀性更好。需要说明的是，图12中的激光器阵列为背面结构。

如图13所示，本实施例还提出一种电子设备40，该电子设备40包括一光发射模组41和光接收模组42。该光发射模组41内设置至少一个激光器，该激光器用于发射激光束，该激光器的结构可以参考图10。当激光束经过目标物体反射后，形成反射光束。该光接收模组42用于接收该反射光束，并形成感应信号。该电子设备40可以为三维感知设备。

综上所述，本发明提成一种激光器及其制造方法与应用，该激光器具有至少两个有源层，因此具有功率大，效率高的优点，因此可以适用于远距离的扫描。同时该激光器通过第一材料层和第二材料层形成高对比度光栅，该高对比度光栅的厚度更薄，结构简单，因此激光器易于横模控制，具有偏振稳定的优点。同时通过该高对比度光栅即可以实现反射镜的功能，还可以实现电流扩散的功能。该第二材料层和第一材料层形成欧姆接触，将电流均匀的扩散在发光孔区域内，并注入有源区内，从而可以提高电流注入的效率，降低激光器的电阻，减少热量的产生。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种激光器，其特征在于，包括：

衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面；

反射层，位于所述第二表面上；

至少一台型结构，位于所述反射层上；其中，所述台型结构包括至少两个有源层和第一材料层；

多个凹槽，位于所述第一材料层上；

第二材料层，位于所述第一材料层上，填充所述多个凹槽，并且直接覆盖所述第一材料层以形成高对比度光栅反射镜；

其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，所述至少两个有源层之间设置有隧道结，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

其中，所述第二半导体层内包括电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射；

其中，所述第一材料层上还形成有导电接触层，通过所述导电接触层在所述第一材料层上定义出刻蚀区域，所述多个凹槽位于所述刻蚀区域内；

其中，所述第二材料层位于所述导电接触层之间，且未与所述导电接触层接触，以实现所述第二材料层和所述导电接触层的绝缘；

其中，所述第一材料层为GaAs材料，所述第二材料层为透明电极材料，所述第一材料层和所述第二材料层形成欧姆接触；

其中，所述台型结构上形成有第一电极，所述第一电极与所述导电接触层及所述第二材料层连接。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二材料层位于所述刻蚀区域内，且所述第二材料层的厚度小于所述导电接触层的厚度。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括至少一支撑结构，所述支撑结构位于所述反射层上，所述支撑结构位于所述台型结构的一侧。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述支撑结构上形成有第二电极，所述第二电极的高度与所述第一电极的高度平齐。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，还包括光学元件，所述光学元件通过粘结层固定在所述第一表面上，所述粘结层的高度大于或等于所述光学元件的高度。

6.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述光学元件包括：

第一折射层，位于所述粘结层上；

第二折射层，位于所述第一折射层上；

透明顶衬，位于所述第二折射层上；

其中，所述第一折射层和所述第二折射层的折射率不同，所述第一折射层和所述第二折射层具有相互契合的光学图案，所述光学图案为非规则的起伏状。

7.一种激光器的制造方法，其特征在于，包括：

提供一衬底，所述衬底具有相对设置的第一表面和第二表面；

形成反射层于所述第二表面上；

形成至少两个有源层于所述反射层上，所述至少两个有源层之间形成有隧道结；其中，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

形成第一材料层于所述有源层上；

对所述第一材料层和所述有源层进行刻蚀，并以所述反射层为停止层，以形成至少一台型结构；

对所述至少一台型结构上的所述第一材料层进行刻蚀，以在所述第一材料层上形成多个凹槽；

进行沉积步骤，以在所述第一材料层上形成第二材料层，所述第二材料层填充所述凹槽，并且直接覆盖所述第一材料层以形成高对比度光栅反射镜；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，在形成所述至少一台型结构之后，还在所述第二半导体层内形成电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射；

其中，所述第一材料层上还形成有导电接触层，通过所述导电接触层在所述第一材料层上定义出刻蚀区域，所述多个凹槽位于所述刻蚀区域内；

其中，所述第二材料层位于所述导电接触层之间，且未与所述导电接触层接触，以实现所述第二材料层和所述导电接触层的绝缘；

其中，所述第一材料层为GaAs材料，所述第二材料层为透明电极材料，所述第一材料层和所述第二材料层形成欧姆接触；

其中，所述台型结构上形成有第一电极，所述第一电极与所述导电接触层及所述第二材料层连接。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

光发射模组，用于发射激光束，所述激光束经过目标物体反射形成反射光束；

光接收模组，用于接收所述反射光束；

其中，所述光发射模组包括至少一个激光器，所述激光器包括：

衬底，包括相对设置的第一表面和第二表面；

反射层，位于所述第二表面上；

至少一台型结构，位于所述反射层上；其中，所述台型结构包括至少两个有源层和第一材料层；

多个凹槽，位于所述第一材料层上；

第二材料层，位于所述第一材料层上，填充所述多个凹槽，并且直接覆盖所述第一材料层以形成高对比度光栅反射镜；其中，所述第一材料层的折射率大于所述第二材料层的折射率；

其中，所述至少两个有源层之间设置有隧道结，所述有源层包括第一半导体层，有源区和第二半导体层；

其中，所述第二半导体层内包括电流限制层，并通过所述电流限制层定义出发光孔，所述发光孔发射的激光束通过所述第一表面出射；

其中，所述第一材料层上还形成有导电接触层，通过所述导电接触层在所述第一材料层上定义出刻蚀区域，所述多个凹槽位于所述刻蚀区域内；

其中，所述第二材料层位于所述导电接触层之间，且未与所述导电接触层接触，以实现所述第二材料层和所述导电接触层的绝缘；

其中，所述第一材料层为GaAs材料，所述第二材料层为透明电极材料，所述第一材料层和所述第二材料层形成欧姆接触；

其中，所述台型结构上形成有第一电极，所述第一电极与所述导电接触层及所述第二材料层连接。

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