CN113913743A - 一种半导体激光器制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明及光通信激光器技术领域，提供了一种半导体激光器制备方法，包括如下步骤：S1，制作具有沟槽的特殊陪条；S2，采用所述特殊陪条的沟槽遮挡激光器的前后腔面出光区域；S3，待遮挡完毕后对前后腔面采用电子束金属蒸发或溅射工艺，使得前后腔面的非出光区域镀金。本发明的一种半导体激光器制备方法，通过选择性镀金的方式，在激光器的前后腔面均镀金，可将腔面产生的热量传导掉，能有效减少由于腔面温度持续升高而导致的光学损伤，提高激光器的使用寿命和稳定性。

Description

一种半导体激光器制备方法
技术领域
本发明及光通信激光器技术领域，具体为一种半导体激光器制备方法。
背景技术
半导体激光器具有体积小，重量轻，成本低，易于规模生产的优点，在光存储，光通信，国防等领域有广阔的发展前景。随着半导体激光器的应用越来越广泛，对半导体激光器输出功率，寿命以及稳定性的要求也越来越高，并且已经成为限制半导体激光器性能的重要因素。
半导体激光器失效是影响性能的的重要因素，在对半导体激光器开展的失效分析中，腔面退化是一个主要的失效模式。由于激光器有源区材料中含有Al或In元素，当芯片制造工艺均匀性或一致性较差时，Al、In元素在高功率工作下会发生融化或再结晶，导致腔面出现杂质或缺陷，从而使腔面温度不断升高，端面的电流密度继续增大导致该区域温度进一步升高，最终导致灾变光学损伤，造成失效。
吴根柱等人(CN 1400698A)发明了一种实现半导体激光器后腔面高反射涂层的膜系结构，目的是提高激光器的输出功率，减小阈值电流，其特征是采用金属银作为高反射镀膜材料，在激光器后腔面采用电子束蒸镀方法实现了高反射涂层，均有良好的化学稳定性和热稳定性，能有效的保护半导体激光器后腔面。吴惠桢等人(CN 1527450A)在此基础上将金属范围作了进一步的优化，将金属银扩大到了金属铝，金，银中的一种(如图1)。以上均在后腔面进行金属膜层蒸镀，将后腔面产生的热量传导掉，保护了后腔面的化学稳定性和热稳定性，而前腔面避免不了由于温度升高而导致的光学失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体激光器制备方法，通过选择性镀金的方式，在激光器的前后腔面均镀金，可将腔面产生的热量传导掉，能有效减少由于腔面温度持续升高而导致的光学损伤，提高激光器的使用寿命和稳定性。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种半导体激光器制备方法，包括如下步骤：
S1，制作具有沟槽的特殊陪条；
S2，采用所述特殊陪条的沟槽遮挡激光器的前后腔面出光区域；
S3，待遮挡完毕后对前后腔面采用电子束金属蒸发或溅射工艺，使得前后腔面的非出光区域镀金。
进一步，在所述S1步骤中，利用光刻工艺和湿法腐蚀工艺制作所述特殊陪条，并将沟槽的深度控制在1～50μm。
进一步，所述沟槽设在所述特殊陪条的底面上。
进一步，在所述S2步骤中，遮挡的方式具体是，采用具有所述特殊陪条的镀膜夹具夹持激光器并遮挡激光器的前后腔面出光区域。
进一步，利用自动叠巴机，先叠加常规陪条，再将所述特殊陪条和激光器巴条依次叠加到镀膜夹具中。
进一步，所述特殊陪条的沟槽与半导体激光器前后腔面的距离控制在2～4μm。
进一步，蒸镀时采用的金属为金、银或铜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种半导体激光器制备方法，通过选择性镀金的方式，在激光器的前后腔面均镀金，可将腔面产生的热量传导掉，能有效减少由于腔面温度持续升高而导致的光学损伤，提高激光器的使用寿命和稳定性。
附图说明
图1为现有技术提供的一种半导体激光器后腔面高反射涂层的膜系结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的已镀介质膜的半导体激光器巴条示意图；
图3为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的特殊陪条的主视图；
图4为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的特殊陪条的俯视图；
图5为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的特殊陪条的左视图；
图6为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的常规陪条、半导体激光器巴条以及特殊陪条堆叠的主视图；
图7为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的常规陪条、半导体激光器巴条以及特殊陪条堆叠的俯视图；
图8为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的常规陪条、半导体激光器巴条以及特殊陪条堆叠的左视图；
图9为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的电子束蒸发后半导体激光器巴条与陪条示意图；
图10为本发明实施例提供的一种半导体激光器制备方法的电子束蒸发后半导体激光器巴条示意图；
附图标记中：1-前腔面；2-后腔面介质膜；3-金属膜；4-金属氧化膜；5-前腔面介质膜；6-特殊陪条；7-常规陪条；8-激光器巴条；9-硅陪条；10-沟槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2至图10，本发明实施例提供一种半导体激光器制备方法，包括如下步骤：S1，制作具有沟槽10的特殊陪条6；S2，采用所述特殊陪条6的沟槽10遮挡激光器的前后腔面出光区域；S3，待遮挡完毕后对前后腔面采用电子束金属蒸发或溅射工艺，使得前后腔面的非出光区域镀金。在本实施例中，通过选择性镀金的方式，在激光器的前后腔面均镀金，可将腔面产生的热量传导掉，能有效减少由于腔面温度持续升高而导致的光学损伤，提高激光器的使用寿命和稳定性。在本实施例中，采用遮挡的方式来选择性镀金，以在非出光区域镀金，金属膜3可以将腔面产生的热量传导掉，可以很好地将温度导出避免温度持续升高。附图中，如图1所示，为吴惠桢等人的半导体激光器后腔面高反射涂层的膜系结构示意图，其包括前腔面1、后腔面介质膜2、金属膜3以及金属氧化膜4，导热面仅在后腔面，实际使用中效果不佳，仍然会出现光学损伤的情况。图2为已镀介质膜的半导体激光器巴条8示意图，依次为前腔面1、前腔面介质膜5和后腔面介质膜2。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3、图4和图5，在所述S1步骤中，利用光刻工艺和湿法腐蚀工艺制作所述特殊陪条6，并将沟槽10的深度控制在1～50μm。所述沟槽10设在所述特殊陪条6的底面上。在本实施例中，该特殊陪条6由硅陪条9和沟槽10组成，沟槽10设在硅陪条9的底部，仅在沟槽10中间部位向硅陪条9凹陷形成槽腔。优选的，槽深进一步可以控制在3～5μm之间。槽深可以通过该腐蚀液腐蚀速率和时间来把控。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图6、图7和图8，在所述S2步骤中，遮挡的方式具体是，采用具有所述特殊陪条6的镀膜夹具夹持激光器并遮挡激光器的前后腔面出光区域。利用自动叠巴机，先叠加常规陪条7，再将所述特殊陪条6和激光器巴条8依次叠加到镀膜夹具中。在本实施例中，利用自动叠巴机来叠设各部分，具体地，先叠加常规陪条7，再将特殊陪条6和激光器巴条8依次叠加到镀膜夹具中，其中激光器巴条8为已镀介质膜半导体激光器巴条8。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图6、图7和图8，所述特殊陪条6的沟槽10与半导体激光器前后腔面的距离控制在2～4μm。在本实施例中，该距离控制应当严格控制。
作为本发明实施例的优化方案，蒸镀时采用的金属为金、银或铜。在本实施例中，采用的金属为导热性能良好的金属，可以是金、银或铜。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图9和图10，图9是电子束蒸发后半导体激光器巴条8与陪条示意图，图10为电子束蒸发后半导体激光器巴条8示意图。利用电子束蒸发或溅射工艺，将激光器前腔面1和后腔面分别蒸镀金属，可以先对前腔面1进行蒸镀再对后腔面进行蒸镀，在特殊陪条6的遮挡下形成如图9结构，前后腔出光区域被特殊陪条6的沟槽10遮挡，使得非出光区域蒸镀金，下条后激光器巴条8如图10。
本发明实施例利用特殊结构的陪条遮挡腔面出光区域，在进行电子束金属蒸发时，能进行腔面选择性蒸镀，使得非出光区域蒸镀金属。当激光器工作时，非出光区金属膜3优良的热传导性能，能将腔面产生的热散掉，有效减少由于腔面温度持续升高而导致的光学损伤，提高激光器的使用寿命和稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种半导体激光器制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，制作具有沟槽的特殊陪条；
S2，采用所述特殊陪条的沟槽遮挡激光器的前后腔面出光区域；
S3，待遮挡完毕后对前后腔面采用电子束金属蒸发或溅射工艺，使得前后腔面的非出光区域镀金。
2.如权利要求1所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于，在所述S1步骤中，利用光刻工艺和湿法腐蚀工艺制作所述特殊陪条，并将沟槽的深度控制在1～50μm。
3.如权利要求1所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于，所述沟槽设在所述特殊陪条的底面上。
4.如权利要求1所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于：在所述S2步骤中，遮挡的方式具体是，采用具有所述特殊陪条的镀膜夹具夹持激光器并遮挡激光器的前后腔面出光区域。
5.如权利要求4所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于：利用自动叠巴机，先叠加常规陪条，再将所述特殊陪条和激光器巴条依次叠加到镀膜夹具中。
6.如权利要求1所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于：所述特殊陪条的沟槽与半导体激光器前后腔面的距离控制在2～4μm。
7.如权利要求1所述的一种半导体激光器制备方法，其特征在于：蒸镀时采用的金属为金、银或铜。
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