CN117134196A - 单模掩埋半导体激光器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种单模掩埋半导体激光器及其制备方法，可以用于光电子器件领域。该单模掩埋半导体激光器包括：N型电极，设置于单模掩埋半导体激光器的底板上；外延结构层，设置于N型电极上；宽台面结构层，设置于所外延结构层上；以及P型电极，设置于宽台面结构层上；其中，沿激光器结构层生长方向，宽台面结构层包括下波导层、多量子阱层和上波导层，台面两侧由掩埋层包覆；其中，下波导层厚度大于上波导层厚度，以便下拉和扩大近场光斑；其中，外延结构层包括稀释波导层，稀释波导层用于对激发光进行选模，以便单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光。
Description
技术领域
本公开涉及光电子器件领域，具体涉及一种大功率单模掩埋半导体激光器及其制备方法。
背景技术
近红外半导体激光器在光通信、光传感等领域具有巨大市场和应用前景。掩埋半导体激光器结构相比于脊波导激光器，具有阈值电流低、光斑形貌好等优点，可以有效降低器件的功耗和封装成本。
在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：由于通常要求光源输出单模，限制了掩埋半导体激光器饱和功率的提高。此外，虽然掩埋激光器可以输出圆形光斑，但因为有源区较小导致远场发散角较大，导致光纤耦合过程中功率降低的问题，增加封装难度和成本。
发明内容
有鉴于此，本公开提供了一种单模掩埋半导体激光器及其制备方法，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
根据本公开的第一个方面，提供了一种单模掩埋半导体激光器，包括：N型电极，设置于单模掩埋半导体激光器的底板上；
外延结构层，设置于N型电极上；
宽台面结构层，设置于所外延结构层上；以及
P型电极，设置于宽台面结构层上；
其中，沿激光器结构层生长方向，宽台面结构层包括下波导层、多量子阱层和上波导层；
其中，外延结构层包括稀释波导层，稀释波导层用于对激发光进行选模，以便单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光。
根据本公开的实施例，下波导层的厚度大于上波导层，以便激发光的光场分布向下波导层方向偏移和扩大近场光斑。
根据本公开的实施例，外延结构层还包括：衬底和缓冲层；
衬底，设置于N面电极上；以及
缓冲层，设置于衬底上，以便稀释波导层设置于缓冲层上。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，宽台面结构层还包括：下包层、间隔层、光栅层、上包层、接触层；
下包层，设置于稀释波导层上，以便依次生长下波导层、多量子阱层和上波导层；
间隔层，设置于上波导层上；
光栅层，设置于间隔层上；
上包层，设置于光栅层上；以及
接触层，设置于上包层上。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，宽台面结构层还包括：掩埋层；
在垂直于生长方向的平面上，宽台面结构层的两侧由掩埋层包覆，掩埋层的边缘与外延结构层的边缘对齐。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，还包括：钝化层；
钝化层，设置于宽台面结构层和P型电极之间，钝化层中间位置开有一窗口，以便宽台面结构层和P型电极接触。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，其中，下波导层的折射率沿生长方向单调递增；以及
上波导层的折射率沿生长方向单调递减。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，其中，下波导层、多量子阱层和上波导层的掺杂方式为非故意掺杂。
根据本公开的实施例，在外延结构层引入稀释波导结构，可以使原本存在于宽台面有源区的高阶模被稀释波导层过滤，从而实现宽台面、厚波导层掩埋结构激光器的大功率单模输出，克服了现有技术中宽台面掩埋激光器结构易产生多模的问题，进而提高了输出功率并改善光束质量。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器结构示意图；
图2a示意性示出了根据本公开实施例提供的未加稀释波导层的基模近场光斑示意图。
图2b示意性示出了根据本公开实施例提供的未加稀释波导层的一阶模近场光斑示意图。
图2c示意性示出了根据本公开实施例提供的增加稀释波导层的基模近场光斑示意图。
图3a示意性示出了根据本公开实施例提供的未加稀释波导层的基模远场发散角示意图。
图3b示意性示出了根据本公开实施例提供的增加稀释波导层的基模远场发散角示意图。
图4示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器制备方法的流程图；
图5a示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器刻蚀光栅前的结构示意图；
图5b示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器刻蚀台面结构前的结构示意图；
图5c示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器干刻完宽台面后的结构示意图
图5d示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器湿法腐蚀完宽台面后的结构示意图；
图5e示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器生长完掩埋层后的结构示意图；
图5f示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器完成金属工艺后的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
在本公开的技术方案中，所涉及的用户信息(包括但不限于用户个人信息、用户图像信息、用户设备信息，例如位置信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开和应用等处理，均遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，采取了必要保密措施，不违背公序良俗，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
掩埋结构半导体激光器具有阈值电流低、发光效率高、功耗小及光斑形貌好等优点，在光通信、光传感领域有重要的应用价值。
在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：宽台面有源区、厚波导层结构可以增加饱和输出功率，但是宽台面和厚波导结构易激发高阶模态，使得实际需要的基模部分的激光能量变少。
为了至少部分地解决相关技术中存在的技术问题，本公开的实施例提供了一种单模掩埋半导体激光器，引入稀释波导结构，可以使原本存在于宽台面有源区的高阶模被稀释波导层过滤，从而实现宽台面、厚波导层掩埋结构激光器的大功率单模输出。
图1示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器结构示意图。
如图1所示，单模掩埋半导体激光器结构包括：N型电极150、衬底10、缓冲层20、稀释波导层30、下包层40、下波导层50、多量子阱层60、上波导层70、间隔层80、光栅层90、上包层100、接触层110、掩埋层120及P型电极140。
根据本公开的实施例，沿激光器结构层生长方向，宽台面结构层112包括下波导层50、多量子阱层60和上波导层70。
根据本公开的实施例，外延结构层包括稀释波导层30，稀释波导层30用于对激发光进行选模，以便单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光，激发光为由下波导层50、多量子阱层60和上波导层70共同产生的光。
根据本公开的实施例，外延结构层中的引入的稀释波导层结构，使有源区和波导层中的光场下拉，而高阶模容易耦合到稀释波导层中，使高阶模与有源区的重叠积分降低，获得有源区的增益减少，进而使高阶模式难以被激发，可以使原本存在于宽台面有源区的高阶模被稀释波导层过滤，从而实现宽台面、厚波导层掩埋结构激光器的大功率单模输出，并通过非对称波导层提高输出饱和功率，改善远场发散角。
根据本公开的实施例，下波导层的厚度大于上波导层，以便所述激发光的光场分布向下波导层方向偏移和扩大近场光斑。
根据本公开的实施例，下波导层厚度大于上波导层厚度，使光场分布下拉，减少与p型掺杂层的重叠，降低上包层的自由载流子吸收损耗。
根据本公开的实施例，外延结构层还包括：衬底和缓冲层；衬底，设置于所述N面电极上；以及缓冲层，设置于所述衬底上，以便所述稀释波导层设置于所述缓冲层上。
根据本公开的实施例，宽台面结构层还包括：下包层、间隔层、光栅层、上包层、接触层：下包层，设置于稀释波导层上，以便依次生长下波导层、多量子阱层和上波导层；间隔层，设置于上波导层上；光栅层，设置于间隔层上；上包层，设置于光栅层上；以及接触层，设置于上包层上。
根据本公开的实施例，包层厚度不对称不是受波导层影响的，上包层厚度的考虑主要是出于串联电阻等其他因素。
根据本公开的实施例，宽台面结构层还包括：掩埋层；在垂直于生长方向的平面上，宽台面结构层的两侧由掩埋层包覆，掩埋层的边缘与外延结构层的边缘对齐。
根据本公开的实施例，缓冲层20和稀释波导层30依次位于衬底10之上；稀释波导层30是由至少一对高低折射率材料依次堆叠形成的；下包层40、下波导层50、多量子阱层60、上波导层70、间隔层80、光栅层90、上包层100和接触层110依次位于稀释波导层30之上，并形成宽台面结构112，台面两侧由掩埋层120包覆。
例如，低折射率材料为InP，在1.55微米波段折射率是一个定值3.167，小于上波导层和下波导层折射率。
根据本公开的实施例，稀释波导层30的高折射率材料为磷化砷铟镓(InGaAsP)、低折射率材料为磷化铟(InP)；稀释波导层30高折射率材料的折射率大于下波导层50和上波导层70折射率；稀释波导层30高折射率材料的厚度为75-125nm；稀释波导层30低折射率材料的厚度为300-500nm；稀释波导层30为N型掺杂，掺杂浓度1至2e18cm-3。
根据本公开的实施例，下包层40和上包层100掺杂浓度为梯度渐变；下包层40为N型掺杂，掺杂浓度1至2e18cm-3；上包层100为P型掺杂，掺杂浓度0.5至1e18cm-3；下包层40和上包层100材料为InP；下包层40厚度为300至600nm；上包层100厚度为1200至1800nm。
根据本公开的实施例，当台面宽度大于2微米时，会激发出高阶模，导致一些单模应用的场景应用受限；增加稀释波导层，利用高折射率的稀释波导层使有源区和波导层中的光场下拉，高阶模容易耦合到稀释波导层中，使高阶模与有源区的重叠积分降低，获得有源区的增益减少，进而使高阶模式难以被激发，因此台面宽度增加产生的高阶模可以被稀释波导过滤掉，相当于保证单模输出的台面宽度变大了。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，还包括：钝化层130，设置于宽台面结构层112和P型电极140之间，钝化层130中间位置开有一窗口，以便宽台面结构层112和P型电极140接触。
根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器中下波导层的折射率沿生长方向单调递增；以及上波导层的折射率沿生长方向单调递减。
根据本公开的实施例，下波导层、多量子阱层和上波导层的掺杂方式为非故意掺杂。
根据本公开的实施例，下波导层50和上波导层70为多层不同折射率层堆叠或渐变折射率层；下波导层50和上波导层70的折射率单调递减，在靠近多量子阱层50侧折射率最高，在靠近下包层40和上包层100侧折射率最低；下波导层50和上波导层70材料为InGaAsP或AlGaInAs；下波导层50和上波导层70为非故意掺杂。
根据本公开的实施例，多量子阱层60由量子势垒和量子阱依次堆叠；多量子阱层60材料为InGaAsP或砷化铝镓铟(AlGaInAs)；多量子阱层60的量子势垒和量子阱周期为3至5；多量子阱层60的量子势垒厚度为7至15nm，量子阱厚度为3至5nm；多量子阱层60为非故意掺杂。
根据本公开的实施例，光栅层90周期约为200μm或240μm，分别对应1330nm和1550nm波段；光栅层90材料为InGaAsP；光栅层90厚度为20至40nm；间隔层80材料为InP；间隔层80为P型掺杂，掺杂浓度0.5至1e18cm-3。
根据本公开的实施例，接触层110依次由InGaAsP层和铟镓砷(InGaAs)层堆叠；接触层110为P型掺杂，掺杂浓度1-2e19cm-3；接触层110厚度为200-300nm。
沿正方向的的所有掺杂数值如下：
缓冲层：n型掺杂1～2e18cm-3。
稀释波导层：n型掺杂1～2e18cm-3。
下包层：n型掺杂1～2e18cm-3。
下波导层：非故意掺杂。
多量子阱层：非故意掺杂。
上波导层：非故意掺杂。
间隔层：p型掺杂0.5～1e18cm-3。
光栅层：p型掺杂0.5～1e18cm-3。
上包层：p型掺杂0.5～1e18cm-3。
接触层：InGaAsP：p型掺杂1～2e19cm-3。
接触层：InGaAs：p型掺杂1～2e19cm-3。
根据本公开的实施例，宽台面结构112的电极窗口宽度为3-5μm；宽台面结构112两侧存在由于湿法腐蚀形成的凹陷结构；包覆台面的掩埋层120为InP反向PN结构成的电流阻挡结构材料或半绝缘InP材料。
根据本公开的实施例，通过SIMS测试可以测量器件的元素分布，例如InP激光器一般不用碳元素，但测SIMS会看到有1e15cm-3的碳原子含量，这是由于生长材料过程中金属有机物分解产生的碳扩散到材料中导致的，产生非故意掺杂。
图2a为未加稀释波导层30的基模近场光斑示意图。
图2b为未加稀释波导层30的一阶模近场光斑示意图。
图2c为增加稀释波导层30的基模近场光斑示意图。
横坐标表示台面的宽度，纵坐标单位为微米，可以从图中观察出单模截止宽度和近场光斑面积的变化。
如图2c所示，由于高折射率稀释波导层的加入，会对有源区的基模和一阶模的光场产生下拉，对基模表现为增大基模的近场光斑面积，使基模的远场发散角缩小，改善光斑质量。
如图2b所示，对高阶模表现为：由于高阶模面积较大，一定厚度的稀释波导可以将高阶模的光场完全或大部分地下拉到稀释波导层中，使得有源区中不存在稳定的高阶模，而稀释波导层中存在稳定振荡的高阶模。此时，高阶模与有源区重叠的光场面积很小，获得的增益很少，不足以支持高阶模激射，从而可以实现有源区的单模激射。
通过对比可知：对于相同宽度的台面，未加稀释波导层30的结构会激发一阶模，加入稀释波导层30的结构仅支持基模，稀释波导层30的加入提高了单模截止宽度和近场光斑面积，有利于提高掩埋激光器输出的单模稳定性和饱和输出功率。稀释波导层加入，将高阶模下拉到稀释波导层中，提高了有源区高阶模的泄露损耗，保证有源区的单模。
横坐标表示为远场光斑在极坐标系下角度，纵坐标表示为归一化光场强度
图3a为未加稀释波导层30的基模远场发散角示意图。
图3b为增加稀释波导层30的基模远场发散角示意图。
根据本公开的实施例，发散角为光场最大强度降到一半时的角度，即这里的半高全宽，半高全宽越窄，发散角越好。
对比可知，对于相同宽度的台面结构，图3b的发散角好于图3a，说明稀释波导层30的加入同时降低了水平发散角和垂直发散角，有利于提高掩埋激光器输出的耦合效率和功率。
图4示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器制备方法的流程图。
如图4所示，该单模掩埋半导体激光器制备方法包括：
在操作S410，通过沉积方法或外延方法，在衬底上依次生长缓冲层、稀释波导层、下包层、下波导层、多量子阱层、上波导层、间隔层、光栅层。
例如，沉积方法有金属有机化学气相沉积、超高真空化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子核沉积和物理气相沉积。
在操作S420，通过掩膜方法，在光栅层上得到光栅掩模，并通过刻蚀方法在光栅层上得到预设图形。
根据本公开的实施例，刻蚀是指采用光刻、电子束刻蚀等技术，在薄膜上制备激光结构，如波导、反射镜等。
在操作S430，通过沉积方法或外延方法，在光栅层上依次生长上包层和接触层。
在操作S440，通过掩膜方法，在接触层上得到掩模图形，并根据掩模图形，刻蚀掩模图形以外的区域至下包层，以便形成宽台面结构。
根据本公开的实施例，通过掩膜方法，在接触层上得到掩模图形，并根据掩模图形，刻蚀掩模图形以外的区域至下包层，以便形成宽台面结构包括：
根据掩模图形，通过干法刻蚀方法，刻蚀掩模图形以外的区域至下包层，以便下包层、下波导层、多量子阱层、上波导层、间隔层、光栅层、上包层和接触层的侧面暴露，侧面垂直于掩模图形所在平面；以及
根据掩模图形，通过湿法腐蚀方法，刻蚀侧面，在侧面形成凹陷结构，以便形成宽台面结构。
在操作S450，通过沉积方法或外延方法，在宽台面结构两侧生长掩埋层。
在操作S451，去除掩模图形，并通过沉积方法或外延方法，在接触层和掩埋层上生长钝化层。
在操作S460，在钝化层上制作电极窗口，电极窗口宽度小于宽台面结构的台面宽度。
根据本公开实施例，只有电极窗口宽度小于宽台面结构的台面宽度时，钝化层才能连接电极。
在操作S470，在钝化层上制作P型电极。
在操作S471，通过减薄方法，得到预设厚度的衬底，并在衬底上制作N型电极，以便得到单模掩埋半导体激光器的多层结构。
在操作S480，对单模掩埋半导体激光器的多层结构进行退火操作。
在操作S490，单模掩埋半导体激光器解理为腔长750至1500nm的管芯，在进行解理的管芯的端面镀高反和增透膜。
例如，一个效果较好的激光器的具体数值尺寸可以为：
台面宽度3微米；
缓冲层：1微米n型掺杂1e18cm-3；
稀释波导层3对，依次为：高折射率层100nm，低折射率层400nm，高折射率层100nm，低折射率层400nm，高折射率层100nm均为n型掺杂1e18cm-3；
下包层：400nm n型掺杂1e18cm-3；
下波导层：依次为：250nm InGaAsP(带隙波长1.1微米)、250nm InGaAsP(带隙波长1.2微米)，非故意掺杂；
多量子阱层3对：依次为10nm势垒、5nm势阱、10nm势垒、5nm势阱、10nm势垒、5nm势阱、10nm势垒，非故意掺杂；
上波导层：依次为：50nm InGaAsP(带隙波长1.2微米)、100nm InGaAsP(带隙波长1.1微米)，非故意掺杂；
间隔层：100nm p型掺杂0.5e18cm-3；
光栅层：30nm p型掺杂0.5e18cm-3上包层：依次为200nm InP p型掺杂0.7e18cm-3，1300nm InP p型掺杂1e18cm-3；
接触层：InGaAsP 50nm(带隙波长1.2微米)：p型掺杂1e19cm-3；
接触层：InGaAs 200nm p型掺杂1e19cm-3；
高反膜反射率：95％增透膜反射率：0.5％。
图5a示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器刻蚀光栅前的结构示意图。
根据本公开的实施例，图5a为经操作S410得到的结构示意图。
图5b示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器刻蚀台面结构前的结构示意图。
根据本公开的实施例，台面介质掩模111的宽度w为3～5μm。
根据本公开的实施例，图5b为经操作S430得到的结构示意图。
图5c示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器干刻完宽台面后的结构示意图。
根据本公开的实施例，图5c为经操作S440得到的结构示意图。
根据本公开的实施例，干法刻蚀所述台面掩模图形以外区域至下包层40部分深度。
图5d示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器湿法腐蚀完宽台面后的结构示意图。
根据本公开的实施例，根据台面介质掩模的掩模图形，湿法腐蚀所述宽台面结构，在台面两侧形成凹陷结构。
图5e示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器生长完掩埋层后的结构示意图。
根据本公开的实施例，图5e为经操作S450得到的结构示意图。
根据本公开的实施例，在宽台面结构112两侧生长掩埋层120。
图5f示意性示出了根据本公开实施例提供的一种单模掩埋半导体激光器完成金属工艺后的结构示意图。
根据本公开的实施例，图5f为经操作S490得到的结构示意图。
根据本公开的实施例，半导体激光器解理为腔长750至1500nm的管芯，在管芯端面镀高反和增透膜。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种单模掩埋半导体激光器，包括：
N型电极，设置于所述单模掩埋半导体激光器的底板上；
外延结构层，设置于所述N型电极上；
宽台面结构层，设置于所外延结构层上；以及
P型电极，设置于所述宽台面结构层上；
其中，沿激光器结构层生长方向，所述宽台面结构层包括下波导层、多量子阱层和上波导层；
其中，所述外延结构层包括稀释波导层，所述稀释波导层用于对激发光进行选模，以便所述单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光。
2.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层的厚度大于所述上波导层，以便所述激发光的光场分布向所述下波导层方向偏移和扩大近场光斑。
3.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述外延结构层还包括：衬底和缓冲层；
所述衬底，设置于所述N面电极上；以及
所述缓冲层，设置于所述衬底上，以便所述稀释波导层设置于所述缓冲层上。
4.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述宽台面结构层还包括：下包层、间隔层、光栅层、上包层、接触层；
所述下包层，设置于所述稀释波导层上，以便依次生长所述下波导层、所述多量子阱层和所述上波导层；
所述间隔层，设置于所述上波导层上；
所述光栅层，设置于所述间隔层上；
所述上包层，设置于所述光栅层上；以及
所述接触层，设置于所述上包层上。
5.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述宽台面结构层还包括：掩埋层；
在垂直于所述生长方向的平面上，所述宽台面结构层的两侧由所述掩埋层包覆，所述掩埋层的边缘与所述外延结构层的边缘对齐。
6.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，还包括：钝化层；
所述钝化层，设置于所述宽台面结构层和所述P型电极之间，所述钝化层中间位置开有一窗口，以便所述宽台面结构层和所述P型电极接触。
7.根据权利要求4所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层的折射率沿所述生长方向单调递增；以及
所述上波导层的折射率沿所述生长方向单调递减。
8.根据权利要求4所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层、所述多量子阱层和所述上波导层的掺杂方式为非故意掺杂。
9.一种单模掩埋半导体激光器的制备方法，包括：
通过沉积方法或外延方法，在衬底上依次生长缓冲层、稀释波导层、下包层、下波导层、多量子阱层、上波导层、间隔层、光栅层；
通过掩膜方法，在所述光栅层上得到光栅掩模，并通过刻蚀方法在所述光栅层上得到预设图形；
通过沉积方法或外延方法，在所述光栅层上依次生长上包层和接触层；
通过掩膜方法，在所述接触层上得到掩模图形，并根据所述掩模图形，刻蚀所述掩模图形以外的区域至下包层，以便形成宽台面结构；
通过沉积方法或外延方法，在所述宽台面结构两侧生长掩埋层；
去除所述掩模图形，并通过沉积方法或外延方法，在所述接触层和所述掩埋层上生长钝化层；
在所述钝化层上制作电极窗口，所述电极窗口宽度小于所述宽台面结构的台面宽度；
在所述钝化层上制作P型电极；
通过减薄方法，得到预设厚度的所述衬底，并在所述衬底上制作N型电极，以便得到所述单模掩埋半导体激光器的多层结构；
对所述单模掩埋半导体激光器的多层结构进行退火操作，以便得到所述单模掩埋半导体激光器；以及
所述单模掩埋半导体激光器解理为腔长750至1500nm的管芯，在进行所述解理的所述管芯的端面镀高反和增透膜。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述通过掩膜方法，在所述接触层上得到掩模图形，并根据所述掩模图形，刻蚀所述掩模图形以外的区域至下包层，以便形成宽台面结构包括：
根据所述掩模图形，通过干法刻蚀方法，刻蚀所述掩模图形以外的区域至下包层，以便所述下包层、所述下波导层、所述多量子阱层、所述上波导层、所述间隔层、所述光栅层、所述上包层和所述接触层的侧面暴露，所述侧面垂直于所述掩模图形所在平面；以及
根据所述掩模图形，通过湿法腐蚀方法，刻蚀所述侧面，在侧面形成凹陷结构，以便形成宽台面结构。
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|---|---|---|---|---|
| CN117117635A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-24 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种半导体光放大器及其制造方法 |
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