CN113794103A - 一种非稳腔半导体激光器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于半导体激光器技术领域，特别是涉及一种非稳腔半导体激光器及其制备方法。目前的非稳腔半导体激光器的制作过程涉及复杂的曲线腔面工艺，增加了器件的成本和工艺复杂性，难以实现推广。本申请提供了一种非稳腔半导体激光器，包括依次排列的第一腔面膜、激光器外延结构和第二腔面膜，所述激光器外延结构设置有曲线光栅、深刻蚀槽、不规则四边形电极区和锥形电极区。曲线光栅与第二腔面膜构成非稳定谐振腔，形成了一种基于侧向泄露模式的激光输出机制，有利于提升激光增益介质利用率并抑制空间烧孔和光丝；光栅结构及区域的特别设置使得经过锥形区的激光发生交叠形成合束，有利于改善光束质量且可实现激光器单管双波长输出。

Description

一种非稳腔半导体激光器及其制备方法

技术领域

本申请属于半导体激光器技术领域，特别是涉及一种非稳腔半导体激光器及其制备方法。

背景技术

目前的非稳腔半导体激光器是基于特殊波导或者曲线腔面结构实现激光谐振区域沿侧向或横向拓展的一种半导体激光器，克服了传统的稳定谐振腔激光器光束质量差，易空间烧孔、易光丝等先天劣势，实现了单横模，以及近衍射极限出光、高相干度等显著优势。

在现有的相关研究中，形成非稳腔工作机制的结构主要有四种：曲线端面，侧向折射率反波导，曲线光栅耦合器与特殊微结构。相比而言，前两者较为常见。美国加州理工学院设计了一种圆形曲面非稳腔半导体激光器，实现了高相干输出。美国罗克韦尔电力系统公司设计了一种输出端面为发散镜的宽条形半导体激光器。美国新墨西哥大学采用透镜状结构实现了宽条型单片非稳谐振腔半导体激光器高功率、高空间相干工作。美国斯坦福大学报道了一种反应离子刻蚀制备曲面反射镜的宽条型非稳腔半导体激光器。爱尔兰兹兰国立大学报道了一种通过干法刻蚀制作的会聚镜和一个自然解理的的输出耦合面构成的非稳腔半导体激光器。德国乌尔姆大学报道了具有曲面反射镜的高亮度非稳腔半导体激光器。

经过多年的探索和实验，非稳腔半导体激光器的诸多卓越性能得到了体现和证实。

然而，目前的非稳腔半导体激光器的制作过程涉及复杂的曲线腔面工艺，如侧面抛光、深刻蚀、离子束铣削、离子研磨等，增加了器件的成本和工艺复杂性，难以实现推广。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于目前的非稳腔半导体激光器的制作过程涉及复杂的曲线腔面工艺，如侧面抛光、深刻蚀、离子束铣削、离子研磨等，增加了器件的成本和工艺复杂性，难以实现推广的问题，本申请提供了一种非稳腔半导体激光器及其制备方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种非稳腔半导体激光器，包括在第一方向上依次排列的第一腔面膜、激光器外延结构和第二腔面膜，所述第一方向为由所述第一腔面膜指向所述第二腔面膜的方向；所述激光器外延结构包括第一非电极区、第二非电极区和电极区组；所述第一非电极区设置于所述电极区组一端，所述第二非电极区设置于所述电极区组一端；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二腔面膜依次排列；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第二非电极区、所述电极区组和所述第二腔面膜依次排列；在第二方向上所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二非电极区依次排列；所述第二方向为所述第一非电极区指向所述第二非电极区的方向；所述第一非电极区包括第一曲线光栅和第一刻蚀槽，所述第二非电极区包括第二刻蚀槽和第二曲线光栅，在所述第二方向上所述第一曲线光栅、所述第一刻蚀槽、所述电极区组、所述第二刻蚀槽、所述第二曲线光栅依次排列；所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅分别与所述第二腔面膜构成非稳定谐振腔，形成一种基于侧向泄露模式的激光输出机制。

本申请提供的另一种实施方式为：所述电极区组包括第一电极区、第二电极区和第三电极区；所述第一非电极区设置于所述第一电极区一端；所述第二非电极区设置于所述第一电极区另一端；在所述第二方向上所述第一非电极区、所述第一电极区和所述第二非电极区依次排列；所述第二电极区设置于所述第一电极区另一端；所述第三电极区设置于所述第一电极区另一端；在所述第二方向上所述第二电极区、所述第一电极区和所述第三电极区依次排列，在所述第一方向上所述第一腔面、所述第一非电极区、所述第二电极区和所述第二腔面膜依次排列；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第二非电极区、所述第三电极区和所述第二腔面膜依次排列。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一电极区为锥形电极区或者梯形电极区，所述第二电极区为不规则四边形电极区，所述第三电极区为不规则四边形电极区。

本申请提供的另一种实施方式为：所述电极区组与所述第二腔面膜之间设置有第三刻蚀槽。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅、所述第一刻蚀槽、所述第二刻蚀槽、所述第三刻蚀槽上均设置有绝缘介质膜。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第二电极区设置有第三曲线光栅，形成分布反馈区；所述第三电极区设置有第四曲线光栅，形成分布反馈区。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅、所述第三曲线光栅和所述第四曲线光栅均为低阶光栅，所述低阶光栅阶数小于10；所述第一曲线光栅与所述第二曲线光栅呈镜面对称分布。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第三刻蚀槽宽度小于150纳米，深度大于2毫米。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一腔面膜为增透膜，所述第二腔面膜为高反膜。

本申请还提供一种所述的非稳腔半导体激光器的制备方法，在衬底上生长外延结构，在所述生长外延结构上进行第一次光刻和刻蚀，形成第一曲线光栅和第二曲线光栅；在所述生长外延结构上进行第二次光刻和刻蚀，形成第一刻蚀槽和第二刻蚀槽；对生长外延结构镀绝缘介质膜后进行第三次光刻和刻蚀，露出第一电极区、第二电极区和第三电极区。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的一种非稳腔半导体激光器及其制备方法的有益效果在于：

本申请提供的非稳腔半导体激光器，具有反射镜和滤波器功能的曲线光栅与后腔面膜构成非稳定谐振腔，形成了一种基于侧向泄露模式的激光输出机制，有利于提升激光增益介质利用率并抑制空间烧孔和光丝(filamentation)。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，位于激光器两侧的曲线光栅分别与后腔面膜构成非稳定谐振腔，所产生的泄露模式在锥形电极区传输时会发生功率放大，实现高功率输出。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，因曲线光栅产生的泄露模式具有稳定和分布可控的特点，有利于激光器的稳定输出。曲线光栅与后腔面膜构成了非稳谐振腔，在实现增大模式体积、扩大激光谐振区域的同时也获得了锁频稳频的效果。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，光栅结构及区域的特别设置使得经过锥形区的激光发生交叠形成合束，有利于在提升功率的同时改善光场分布且可实现激光器单管单/双波长输出。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，位于后腔面附近的多条深窄沟槽结构配合后腔面高反射率的设置，构成了以两侧曲线光栅为反射镜的非稳谐振腔，实现了光子互注入和锁频。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，相较于传统的非稳腔半导体激光器，这种激光具有功能多样、光束质量好、工艺难度小、成品率高的优点。

本申请提供的非稳腔半导体激光器制备方法，为一种基于曲线光栅和高反射率腔面膜构成非稳腔的激光侧向输出方案。制备过程简易、工作稳定性好且成品率高。

附图说明

图1是本申请的非稳腔半导体激光器的侧向结构示意图；

图2是本申请的非稳腔半导体激光器的俯视示意图；

图3是本申请的具有深窄沟槽的非稳腔半导体激光器的俯视示意图；

图4是本申请的DFB/DBR非稳腔半导体激光器的俯视示意图；

图5是本申请的部分DFB/DBR非稳腔半导体激光器的俯视示意图；

图6是本申请的部分DFB/DBR非稳腔半导体激光器的另一种俯视示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

本申请中第一曲线光栅3、第二曲线光栅6、第三曲线光栅11和第四曲线光栅12为了区分而分别采用第一、第二、第三和第四进行描述。可以简称为曲线光栅。

同样第一刻蚀槽、第二刻蚀槽和第三刻蚀槽都可以简称为刻蚀槽。

本申请中的描述第一腔面膜1也就是前腔面膜，第二腔面膜2也就是后腔面膜，前腔面为激光输出端面。

参见图1～6，本申请提供一种非稳腔半导体激光器，包括在第一方向上依次排列的第一腔面膜1、激光器外延结构和第二腔面膜2，所述第一方向为由所述第一腔面膜1指向所述第二腔面膜2的方向(参见图1)；后文所述第二方向为所述第一非电极区指向所述第二非电极区的方向(参见图2)。

注：如图1(器件侧视图)所示，第一方向为从左而右。如图2～5(器件俯视图)所示，第二方向为从左而右。所述第一非电极区包括第一曲线光栅3和第一刻蚀槽4，所述第二非电极区包括第二刻蚀槽5和第二曲线光栅6。

如图1，所述激光器外延结构包括第一非电极区、第二非电极区和电极区组，所述第一非电极区设置于所述电极区组一端，所述第二非电极区设置于所述电极区组的另一端。在所述第一方向上所述第一腔面膜1、所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二腔面膜2依次排列，在所述第一方向上所述第一腔面膜1、所述第二非电极区、所述电极区组和所述第二腔面2膜依次排列。

如图2，在第二方向上所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二非电极区依次排列。在所述第二方向上所述第一曲线光栅3、所述第一刻蚀槽4、所述电极区组、所述第二刻蚀槽5、所述第二曲线光栅6依次排列。所述第一曲线光栅3、所述第二曲线光栅6与所述第二腔面膜2构成非稳定谐振腔，形成一种基于侧向泄露模式的激光输出机制，非稳定谐振腔的泄露模式作为种子光输出，并在锥形电极区放大和叠加合束。

这里的电极区组可以是整片电极，也可以是分立的电极。如图2所示，在激光器的激光器外延结构，可进行电流注入的区域为电极区。按区域功能和结构分，电极区可分为两种：不规则四边形电极区和锥形电极区。具体的，每个所述激光器单管包括自下而上依次分布的n面电极13、衬底14、缓冲层15、过渡层16、n包层17、有源层18、p包层19、p盖层20和激光器外延结构电极21。激光器外延结构设置有曲线光栅、深刻蚀槽、不规则四边形电极区和锥形电极区。光栅、深刻蚀槽等结构的制作均在激光器外延结构进行。电极制作在完成工艺的激光器外延结构和减薄抛光后的n面。

这里的第一刻蚀槽4为深刻蚀槽，第二刻蚀槽5也为深刻蚀槽，深刻蚀槽的宽度和深度大于2毫米。

制作在同一激光器单管上的光栅分为两个区域，分别位于中心三角形电极区的两侧。光栅结构呈扇形分布，光栅为深刻蚀的无源结构(深度可达有源层与p包层界面附近)，作用为反射镜和滤波器。同一区域的光栅中，每一条曲线光栅槽具有其独一的半径，且曲线槽越长，对应的曲率半径越大。另外，每条曲线光栅中，越靠近激光器侧边的部分，曲线光栅弯边的切线与后腔面所成的角度越小，但永远不会为零(即平行)，这样的设置可以减少激光模式在激光器侧边附近的损耗。

进一步地，所述电极区组包括第一电极区7、第二电极区8和第三电极区9。所述第一非电极区设置于所述第一电极区7一端，所述第二非电极区设置于所述第一电极区7的另一端。如图1，在所述第一方向上所述第一腔面膜1、所述第一非电极区、所述第二电极区8和所述第二腔面膜2依次排列。在所述第一方向上所述第一腔面膜1、所述第二非电极区、所述第三电极区9和所述第二腔面膜2依次排列。如图2，在所述第二方向上所述第一非电极区、所述第一电极区7和所述第二非电极区依次排列。所述第二电极区8设置于所述第一电极区7另一端，所述第三电极区9设置于所述第一电极区7另一端。在所述第二方向上所述第二电极区8、所述第一电极区7和所述第三电极区9依次排列。

进一步地，所述第一电极区7为锥形电极区或者梯形电极区，所述第二电极区8为不规则四边形电极区，所述第三电极区9为不规则四边形电极区。

这里的梯形电极区的短边非常短，整体结构类似锥形。锥形电极区与两侧的光栅区之间均制作有深刻蚀槽。深刻蚀槽的长度可完全将锥形电极区和光栅区分开，但不涉及不规则四边形电极区和锥形电极区之间区域。深刻蚀槽的深度和宽度均大于2微米，作用为实现锥形电极区和光栅的电隔离以及两者区域的光场相互作用。

进一步地，所述电极区组与所述第二腔面膜2之间设置有第三刻蚀槽10。

这里的第三刻蚀槽10为深窄沟槽，深窄沟槽具有一定的反射率，与镀有高反射率膜的后腔面形成类似于平行法布里-珀罗标准具的结构。一侧非稳腔中被曲线光栅反射的光束以特定角度入射深窄沟槽，并在其与后腔面之间经历多次的反射后，透射进另外一侧的谐振腔，入射其曲线光栅并被反射，反射的激光束以原路径返回原非稳腔并入射曲线光栅，最终形成稳定的光子互注入和谐振，构成一新谐振腔。激光在深窄沟槽与后腔面之间经历多次反射的传输过程伴随着透射，这种透射构成了另外一种种子源激光输出方式。这种基于两侧曲线光栅、深窄沟槽以及后腔面的特殊非稳腔半导体激光器可实现锁频输出。

进一步地，所述第一曲线光栅3、所述第二曲线光栅6、所述第一刻蚀槽4、所述第二刻蚀槽5、所述第三刻蚀槽10均填充有绝缘介质膜22。

同时，器件制备过程中，光栅刻蚀完成后，需要采用绝缘介质膜22(氧化硅或者氮化硅)进行填充，避免杂质进入而影响结构功能。

进一步地，所述第二电极区8设置有第三曲线光栅11，形成分布反馈区，起到选模和优化输出光束强度分布的作用；所述第三电极区9设置有第四曲线光栅12，形成分布反馈区。起到选模和优化输出光束分布的作用。

电极区即第二电极区8和第三电极区9(以下简称电极区)也可添加光栅结构(可参照图4和图5)。该光栅结构即第三曲线光栅11和第四曲线光栅12与无源光栅结构即第一曲线光栅3和第二曲线光栅6保持了结构和相位一致性，保证激光谐振时无相移。另外，与无源光栅结构相比，电极区的光栅刻蚀深度较浅，仅刻蚀进了p包层，但未刻穿p包层。电极区的光栅的作用是稳定频率和选择工作模式，有利于器件的稳定性。

具体的，在不规则四边形电极区与后腔面之间的区域可增添(多条)深窄沟槽结构即第三刻蚀槽10(平行于后腔面)。深窄沟槽对激光器内的光具有一定的反射作用，与后腔面搭配可起到类似法布里珀罗平行标准具的作用。不规则四边形电极区中，被曲线光栅反射且具有特定角度的光束会在多条深窄沟槽与后腔面之间发生多次反射，最后部分光会透射进入另外一谐振腔内，入射其曲线光栅并被反射，反射的激光束以原路径返回原非稳腔并入射曲线光栅，最终形成稳定的谐振和光子互注入，构成一新谐振腔。激光在深窄沟槽与后腔面之间经历多次反射的传输过程伴随着透射，这种透射构成了另外一种种子源激光输出方式。这种基于两侧曲线光栅、深窄沟槽以及后腔面的特殊非稳腔半导体激光器可实现锁频输出。光栅反射镜、不规则四边形电极区以锥形电极区的尺寸设置使得在一谐振腔入射至深窄沟槽发生一次反射的光不会进入另一谐振腔。(曲线光栅的结构设置使得仅自光栅反射并以特定入射角进入深窄沟槽的光才能按照目标设计的光路经历多条深窄沟槽并以特定出射角(等于入射角)入射至另一谐振腔发生耦合)。激光在深窄沟槽与后腔面之间经历多次反射的传输过程伴随着透射，透射光束进入锥形电极区获得放大并输出。

深窄沟槽的条数可以为1。当只设置一条深窄沟槽时，深窄沟槽与后腔面的距离为L，使得激光在窄沟槽与后腔面之间每反射两次，激光沿着侧向平移。光束会在深窄沟槽与后腔面之间经历奇数次的反射才能入射进另一侧谐振腔的。当深窄沟槽的条数＞1时，激光在深窄沟槽之间以及深窄沟槽与后腔面之间发生更为复杂的反射，为满足激光相位条件以及激光侧向平移长度，深窄沟槽结构参数、深窄沟槽之间的间距及其与后腔面的距离均需要特殊设计。激光在深窄沟槽结构发生多次反射的同时会发生透射。发生反射和透射的位置沿着侧向是等间距的。这种方式的透射有分配光强的作用，加之左右两谐振腔的输出光束交叠，最终会对输出光有均匀化的作用。深窄沟槽的宽度为＜150纳米，其槽底接近或至p包层与有源层界面处。具有深窄沟槽的激光器可实现双波长出射。两个光栅反射镜的结构参数不相同，使得结合有深沟槽的双光栅发射镜谐振腔可同时满足双波长的工作条件。

未设置深窄沟槽结构的激光器可实现双波长出射。光栅结构(曲率)的设置使得激光器一侧谐振腔内的激光并不能以较大的角度入射后腔面进而被反射进另一侧的谐振腔。(不可避免会有一些一侧谐振腔内杂散激光进入另一侧谐振腔，但杂散激光强度小，会很快损耗)。

将激光器中位于两侧区域的不规则四边形电极进行了连接，而使锥形电极区独立。这样可以形成两个区域——种子光源区和能量放大区。两侧连接电极作为种子光源区，仅在小电流下工作，提供稳定的单频、窄线宽的种子光；锥形电极区作为能量放大区，通过加大注入电流，使得经过该区的激光放大，最终实现单模、窄线宽、大功率的激光输出。

进一步地，所述第一曲线光栅3、所述第二曲线光栅6、所述第三曲线光栅11和所述第四曲线光栅12均为低阶光栅，所述低阶光栅阶数小于10；所述第一曲线光栅与3所述第二曲线光栅6呈镜面对称分布。曲线光栅缝宽≤150纳米。每条曲线光栅都有独一的曲率，且最小的曲率半径应大于1毫米。

在激光器单管中，制作有曲线光栅结构的区域一共两块，分别位于激光器纵向中心线的两侧，呈镜面对称排布。无源的曲线光栅，起到类似凸面反射镜和滤波器的作用，与后腔面组合构成了非稳定谐振腔。非稳腔的中间部分设置有不规则四边形的电极，用于给定义激光增益区并供给电流。非稳腔所产生的的泄露模式会以一定的角度入射后腔面并被反射，反射光作为种子源激光进入锥形电极区。种子源激光会在锥形电极区发生交叠和放大输出，这种基于后腔面反射输出是非稳腔的一种种子源激光输出方式。

进一步地，所述第三刻蚀槽10宽度小于150纳米，深度大于2毫米。

进一步地：所述第一腔面膜1为增透膜，所述第二腔面膜2为高反膜。

本申请中的非稳腔半导体激光器可制作成巴条，实现阵列输出。巴条中的激光器沿侧向排布，加之光栅结构参数的特殊设计可使得巴条多波长输出。

本申请提供的非稳腔半导体激光器，两侧曲线光栅与深窄沟槽的结构和位置设置。仅仅两侧(曲线光栅与后腔面膜构成的)谐振腔之间并不能形成谐振腔。激光在深窄沟槽与后腔面之间的反射和透射，产生了激光侧向位移的效果，连接了两侧的曲线光栅，形成新的非稳谐振腔。这种新的非稳腔具有输出光束强度均匀、可获得单波长/双波长的特点。

本申请还提供一种所述的非稳腔半导体激光器的制备方法，第一步：自衬底14上生长外延结构，各层结构依次为缓冲层15、过渡层16、n包层17、有源层18、p包层19、p盖层20。对生长外延结构进行第一次光刻和刻蚀，形成第一曲线光栅3和第二曲线光栅6。对生长外延结构进行第二次光刻和刻蚀，形成第一刻蚀槽4和第二刻蚀槽5。在生长外延结构表面镀绝缘介质膜22(氧化硅或者氮化硅)对生长外延结构进行第三次光刻和刻蚀，露出第一电极区7、第二电极区8和第三电极区9。对生长外延结构进行第四次光刻，覆盖位于激光器边缘用于解理的区域(露出大部分区域)。镀激光器外延结构p面电极，并剥离。减薄抛光n面，并镀n面电极。退火工艺。解理成巴条。镀腔面膜，包括前腔面的增透膜和后腔面的高反射膜。将巴条解理成单管。测试，筛选，封装。

还包括形成第一刻蚀槽4和第二刻蚀槽5后，对生长外延结构进行光刻和刻蚀，形成第三刻蚀槽10。

本申请涉及的非稳腔半导体激光器的制备方法，相对于传统的非稳腔激光器，制备过程并不涉及复杂且难度较大的的曲线腔面工艺，如侧面抛光、深刻蚀、离子束铣削、离子研磨等，增加了器件的成本和工艺复杂性。制备过程仅涉及制作难度较小的光栅光刻和刻蚀。

本申请涉及的非稳腔半导体激光器的制备方法，相对于传统的单模稳频激光器，侧向及纵向尺寸均比较大，制作容差大，具有较低的制作难度。(传统的单模激光器，电极窗口较窄，光刻对准难度大)。

参阅图1所示，本申请的非稳腔半导体激光器，其包括：

每个激光器单管包括自上而下依次分布的n面电极13、衬底14、缓冲层15、过渡层16、n包层17、有源层18、p包层19、p盖层20、激光器外延结构电极21。激光器外延结构刻蚀有曲线光栅和深窄沟槽，在完成两者的刻蚀后，均会在其上填充覆盖氧化硅或者氮化硅薄膜22。激光器的前后端面分别镀有增透膜和高反膜。

图2是非稳腔半导体激光器的俯视图。第一曲线光栅3和第二曲线光栅6关于激光器的纵向中心线镜面对称。中间的三角形网格区域是锥形电极区即第一电极区7。在锥形电极区与其两侧的第一曲线光栅3和第二曲线光栅6之间制作有第一刻蚀槽4和第二刻蚀槽5。第一曲线光栅3和第二曲线光栅6和第二腔面膜2高反膜即后腔面高反膜之间分别是不规则电极区即第二电极区8和第三电极区9。

第一曲线光栅3和第二曲线光栅6与后腔面高反膜构成非稳腔。这种曲线光栅型非稳腔可以获得较大的模式体积和谐振区域。左右两侧谐振腔产生的泄露模式在经后腔面的反射后会在锥形电极区发生交叠和放大，最终经前腔面输出。

图3是后腔面附近刻蚀有一条深窄沟槽的非稳腔半导体激光器的俯视图。深窄沟槽即第三刻蚀槽10具有一定的反射率，结合后腔面高反膜，会产生平行法布里-珀罗标准具的效果。位于一侧的非稳腔内会产生某特定角度的光束，光束入射深窄沟槽，在深窄沟槽和后腔面高反膜之间发生多次反射和透射，并沿侧向产生一定的位移。光束经特定次数的反射并从深窄沟槽透射之后，会进入另一侧的非稳腔并在该非稳腔中形成稳定谐振。此过程实现了位于两侧非稳腔的光子互注入和稳频。

图4是本申请的DFB/DBR非稳腔半导体激光器的俯视图。在这种激光器中，不规则四边形电极区即第二电极区8和第三电极区9均制作有光栅。将光栅刻蚀在激光器外延结构，采用金属Au来填充覆盖，直接制作成电极。图4中虚线的不规则四边形是电极区。电极区的光栅是有源的，结构可称为Distributed Feedback Bragg光栅，简称DFB光栅。电极区以外的光栅区为无源的，可称为Distributed Bragg Reflector，简称DBR。这种DFB/DBR激光器具有局域光栅结构和相位一致性的特点，制作过程不会产生意外的相移。DFB光栅的加入给强化了器件的稳频和选模功能，有助于器件的模式稳定性。

图5和6是本申请的部分DFB/DBR非稳腔半导体激光器的俯视图。在不规则四边形电极区即第二电极区8和第三电极区9中，仅在部分区域制作光栅可用于调节泄露模式的出射角，并优化输出光束的强度分布。曲线光栅设置于所述第二电极区8和第三电极区9下方。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种非稳腔半导体激光器，其特征在于：包括在第一方向上依次排列的第一腔面膜、激光器外延结构和第二腔面膜，所述第一方向为由所述第一腔面膜指向所述第二腔面膜的方向；

所述激光器外延结构包括第一非电极区、第二非电极区和电极区组；所述第一非电极区设置于所述电极区组一端，所述第二非电极区设置于所述电极区组一端；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二腔面膜依次排列；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第二非电极区、所述电极区组和所述第二腔面膜依次排列；在第二方向上所述第一非电极区、所述电极区组和所述第二非电极区依次排列；所述第二方向为所述第一非电极区指向所述第二非电极区的方向；所述第一非电极区包括第一曲线光栅和第一刻蚀槽，所述第二非电极区包括第二刻蚀槽和第二曲线光栅，在所述第二方向上所述第一曲线光栅、所述第一刻蚀槽、所述电极区组、所述第二刻蚀槽、所述第二曲线光栅依次排列；

所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅与所述第二腔面膜构成非稳定谐振腔，形成一种基于侧向泄露模式的激光输出机制。

2.如权利要求1所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述电极区组包括第一电极区、第二电极区和第三电极区；所述第一非电极区设置于所述第一电极区一端；所述第二非电极区设置于所述第一电极区一端；在所述第二方向上所述第一非电极区、所述第一电极区和所述第二非电极区依次排列；所述第二电极区设置于所述第一电极区另一端；所述第三电极区设置于所述第一电极区另一端；在所述第二方向上所述第二电极区、所述第一电极区和所述第三电极区依次排列，在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第一非电极区、所述第二电极区和所述第二腔面膜依次排列；在所述第一方向上所述第一腔面膜、所述第二非电极区、所述第三电极区和所述第二腔面膜依次排列。

3.如权利要求2所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第一电极区为锥形电极区或者梯形电极区，所述第二电极区为不规则四边形电极区，所述第三电极区为不规则四边形电极区。

4.如权利要求1所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述电极区组与所述第二腔面膜之间设置有第三刻蚀槽。

5.如权利要求4所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅、所述第一刻蚀槽、所述第二刻蚀槽、所述第三刻蚀槽上均设置有绝缘介质膜。

6.如权利要求2所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第二电极区设置有第三曲线光栅，形成分布反馈区；所述第三电极区设置有第四曲线光栅，形成分布反馈区。

7.如权利要求6所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第一曲线光栅、所述第二曲线光栅、所述第三曲线光栅和所述第四曲线光栅均为低阶光栅，所述低阶光栅阶数小于10；所述第一曲线光栅与所述第二曲线光栅呈镜面对称分布。

8.如权利要求4所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第三刻蚀槽宽度小于150纳米，深度大于2毫米。

9.如权利要求1～8中任一项所述的非稳腔半导体激光器，其特征在于：所述第一腔面膜为增透膜，所述第二腔面膜为高反膜。

10.一种如权利要求1～9中任一项所述的非稳腔半导体激光器的制备方法，其特征在于：在衬底上生长外延结构，在所述生长外延结构上进行第一次光刻和刻蚀，形成第一曲线光栅和第二曲线光栅；在所述生长外延结构上进行第二次光刻和刻蚀，形成第一刻蚀槽和第二刻蚀槽；对生长外延结构镀绝缘介质膜后进行第三次光刻和刻蚀，露出第一电极区、第二电极区和第三电极区。

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