CN211789983U - 一种激光器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种激光器，所述激光器包括：第一波导结构，所述第一波导结构的一端设置有高反膜；第二波导结构，设置在所述第一波导结构的另一端，所述第二波导结构的入射端面为倾斜端面抗反射结构，所述第二波导结构的出射端设置有抗反膜；沟槽，设置在所述第一波导结构与所述第二波导结构之间。本申请实现了提高半导体激光器的单模输出光功率。
Description
技术领域
本申请涉及光电子技术领域，具体而言，涉及一种激光器。
背景技术
以稳定的基横模工作的半导体激光器是一种理想的相干光源，具有高光束质量、高光纤耦合效率等诸多优点，因而被广泛应用于光纤通信、光谱分析、全息术摄影、激光干涉测量、激光医疗、军事应用等领域。
基横模工作的半导体激光器可以采用较长腔长的FP腔(法布里-珀罗谐振腔，Fabry–Pérot cavity)结构来实现，基于FP腔结构的半导体激光器虽然可以通过增加脊波导宽度，在一定程度上提高基横模输出功率，但是为了保证基横模激射，脊波导宽度不宜过大，所以基横模输出功率的提高受到很大限制。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种激光器，用以实现提高半导体激光器的单模输出光功率。
本申请实施例第一方面提供了一种激光器，包括：第一波导结构，所述第一波导结构的一端设置有高反膜；第二波导结构，设置在所述第一波导结构的另一端，所述第二波导结构的入射端面为抗反射结构，所述第二波导结构的出射端设置有抗反膜；沟槽，设置在所述第一波导结构与所述第二波导结构之间。
于一实施例中，所述第二波导结构包括：第一脊波导，所述第一脊波导的脊条宽度沿靠近所述抗反膜的方向逐渐增大。
于一实施例中，所述第二波导结构还包括：第二脊波导，所述第二脊波导为直波导，所述第二脊波导的出射端连接所述第一脊波导的入射端。
于一实施例中，所述第一脊波导的出射端的端口宽度范围为4μm至600μm。
于一实施例中，所述第二波导结构的入射端面与所述第一波导结构的出射端面的夹角范围为2°至85°。
于一实施例中，所述沟槽的长度范围为1μm至100μm，深度范围为0.5μm至10μm。
于一实施例中，形成所述激光器的半导体外延层自下而上依次包括：衬底、下限制层、量子阱、上限制层和欧姆接触层。
于一实施例中，所述激光器的外延材料上设置有介质膜，所述介质膜覆盖所述沟槽。
于一实施例中，所述介质膜的厚度范围为30nm至500nm。
于一实施例中，所述沟槽内设置有钝化膜，所述钝化膜设置在所述介质膜下方。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一实施例的激光器的结构示意图；
图2为本申请一实施例的激光器的波导结构图；
图3为本申请另一实施例的激光器的波导结构图；
图4为本申请一实施例的激光器的外延结构图；
图5为本申请另一实施例的激光器的外延结构图。
附图标记：
100-激光器，110-第一波导结构，120-第二波导结构，121-第一脊波导，122-第二脊波导，130-沟槽，140-高反膜，150-抗反膜，101-衬底，102-下限制层，103-量子阱，104-上限制层，105-欧姆接触层，106-介质膜，107-钝化膜，108-金属电极。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参看图1，其为本申请一实施例的激光器100的结构示意图，激光器100包括：第一波导结构110、第二波导结构120和沟槽130，其中，第一波导结构110和第二波导结构120均为脊波导，第一波导结构110的一端设置有高反膜140，高反膜140的反射率大于80％，第一波导结构110的另一端设置有第二波导结构120。
第一波导结构110为直波导结构，于一实施例中，第一波导结构110的长度大于100μm，脊条宽度范围为2μm至10μm。
第一波导结构110和第二波导结构120之间设置有沟槽130，于一实施例中，沟槽130的长度范围为1μm至100μm，沟槽的深度范围为0.5μm至10μm。第二波导结构120的入射端靠近沟槽130，入射端面为抗反射结构，用于避免第二波导结构120入射端面处的反射光进入第一波导结构110内。于一实施例中，抗反射结构为倾斜端面，第二波导结构120的入射端面为倾斜端面，第二波导结构120的入射端面与第一波导结构110的出射端面的夹角范围为2°至85°。于一实施例中，可以在第二波导结构120的入射端面镀膜作为抗反射结构，从而减少第二波导结构120的入射端面处的反射光。
第二波导结构120的出射端设置有抗反膜150，于一实施例中，抗反膜150的反射率低于5％。
第二波导结构120包括第一脊波导121和第二脊波导122，第二脊波导122的出射端连接第一脊波导121的入射端。第一脊波导121的脊条宽度沿靠近抗反膜150的方向逐渐增大。于一实施例中，第一脊波导121的长度大于100μm，第一脊波导121的出射端的端口宽度范围为4μm至600μm。
第二脊波导122为直波导结构，于一实施例中，第二脊波导122的脊条宽度范围为2μm至10μm。
于一实施例中，沟槽130起电隔离作用，同时为第一波导结构110提供反射率，以使第一波导结构110形成FP(Fabry-Perot，法布里-珀罗)腔，可以作为种子光源发光，第二波导结构120做为增益区，对第一波导结构110发出的光进行功率放大，在保持基横模的情况下实现高功率输出。第二波导结构120的入射端面倾斜可以防止第二波导结构120入射端面处的反射光进入第一波导结构110中，影响第一波导结构110作为种子光源的稳定性。
形成激光器100的半导体外延层自下而上依次包括：衬底101、下限制层102、量子阱103、上限制层104和欧姆接触层105。第一波导结构110和第二波导结构120不刻蚀到量子阱103。欧姆接触层105上设置有介质膜106，介质膜106覆盖沟槽130，但不覆盖第一波导结构110的脊条上表面和第二波导结构120的脊条上表面，用于进行电绝缘。通过调整介质膜106的厚度可以控制沟槽130处的反射率。于一实施例中，介质膜106的厚度范围为30nm至500nm。
于一实施例中，可以通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)、PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积法)或ALD(Atomic layer deposition，原子层沉积法)等方式在外延材料表面沉积介质膜106，介质膜106的材料包括但不限于：SiNx、SiO2、TiO2等，并且通过干法刻蚀(例如反应离子刻蚀)或者湿法腐蚀的方法去除第一波导结构110的脊条上表面和第二波导结构120的脊条上表面区域的介质膜106，用于金属接触和电注入。
于一实施例中，激光器100还包括金属电极108，金属电极108设置在介质膜106上方，但沟槽130区域内不设置金属电极，并且，在第一波导结构110的脊条上表面和第二波导结构120的脊条上表面，金属电极108直接设置在欧姆接触层105上方，用于电流注入。
如图2所示，其为本申请一实施例的激光器100的波导结构图，第一波导结构110、第二脊波导122和第一脊波导121依次设置，沟槽130设置在第一波导结构110和第二脊波导122之间，沟槽130的长度L的范围为1μm至100μm，沟槽130的深度范围为0.5μm至10μm。
第一波导结构110为直波导结构，第一波导结构110的一端设置有反射率大于80％的高反膜140，另一端靠近沟槽130。于一实施例中，第一波导结构110的长度大于100μm，脊条宽度W2的范围为2μm至10μm。
第二脊波导122也可以为直波导结构，第二脊波导122的脊条宽度与第一波导结构110的脊条宽度相等，第二脊波导122的入射端靠近沟槽130，第二脊波导122的入射端面与第一波导结构110的出射端面的夹角θ的角度范围为2°至85°。
第二脊波导122的出射端连接第一脊波导121的入射端，第一脊波导121的出射端设置有抗反膜150，于一实施例中，抗反膜150的反射率低于5％。
第一脊波导121的脊条宽度沿靠近抗反膜150的方向逐渐增大，脊条边界线为直线。于一实施例中，第一脊波导121的长度大于100μm，第一脊波导121的出射端的端口宽度W1的范围为4μm至600μm。
如图3所示，其为本申请一实施例的激光器100的波导结构图，第一波导结构110为直波导结构，第一波导结构110的一端设置有反射率大于80％的高反膜140，第一波导结构110的另一端设置有第一脊波导121。于一实施例中，第一波导结构110的长度大于100μm，脊条宽度W2的范围为3μm至6μm。
第一波导结构110和第一脊波导121之间设置有沟槽130，沟槽130的长度L的范围为5μm至50μm，沟槽130的深度范围为0.5μm至3μm。
第一脊波导121的入射端靠近沟槽130，与第一波导结构110相对设置，第一脊波导121的入射端面与第一波导结构110的出射端面的夹角θ的角度范围为2°至85°。第一脊波导121的出射端设置有抗反膜150，于一实施例中，抗反膜150的反射率低于2.5％。第一脊波导121的脊条宽度沿靠近抗反膜150的方向逐渐增大，脊条边界线为曲线。于一实施例中，第一脊波导121的长度大于100μm，第一脊波导121的出射端的端口宽度W1的范围为10μm至300μm。
于一实施例中，第一脊波导121的脊条边界线也可以为直线、曲线、折线中的一种或多种的组合，但第一脊波导121的脊条宽度始终沿靠近抗反膜150的方向逐渐增大。
如图4所示，其为本申请一实施例的激光器100的外延结构图，激光器100的外延结构自下而上依次包括：衬底101、下限制层102、量子阱103、上限制层104、欧姆接触层105和金属电极108。沟槽130不刻蚀到量子阱103，为了进行电绝缘并控制沟槽130处的反射率，在激光器100的沟槽130内沉积介质膜106，介质膜106的厚度范围为30nm至500nm，介质膜106的材料包括但不限于：SiNx、SiO2、TiO2等。
于一实施例中，可以在沟槽130内设置钝化膜107以增加激光器100的可靠性，钝化膜107设置在介质膜106的下方，厚度范围为1nm至10nm，钝化膜107的材料包括但不限于：Si、SiH、ZnSe、ZnS等。
于一实施例中，衬底101可以采用的半导体材料体系包括但不限于：InP、GaAs、GaN、GaSb等。
如图5所示，其为本申请一实施例的激光器100的外延结构图，激光器100的外延结构自下而上依次包括：衬底101、下限制层102、量子阱103、上限制层104、欧姆接触层105和金属电极108。沟槽130刻蚀过量子阱103，刻蚀到或刻蚀过下限制层102，沟槽130内设置有钝化膜107，钝化膜107的厚度范围为1nm至10nm，钝化膜107的材料包括但不限于：Si、SiH、ZnSe、ZnS等。在激光器100的沟槽130内钝化膜107的上方沉积有介质膜106，介质膜106的厚度范围为30nm至500nm，介质膜106的材料包括但不限于：SiNx、SiO2、TiO2等。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光器，其特征在于，包括：
第一波导结构，所述第一波导结构的一端设置有高反膜；
第二波导结构，设置在所述第一波导结构的另一端，所述第二波导结构的入射端面为抗反射结构，所述第二波导结构的出射端设置有抗反膜；
沟槽，设置在所述第一波导结构与所述第二波导结构之间。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二波导结构包括：
第一脊波导，所述第一脊波导的脊条宽度沿靠近所述抗反膜的方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第二波导结构还包括：
第二脊波导，所述第二脊波导为直波导，所述第二脊波导的出射端连接所述第一脊波导的入射端。
4.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一脊波导的出射端的端口宽度范围为4μm至600μm。
5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二波导结构的入射端面与所述第一波导结构的出射端面的夹角范围为2°至85°。
6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述沟槽的长度范围为1μm至100μm，深度范围为0.5μm至10μm。
7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，形成所述激光器的半导体外延层自下而上依次包括：衬底、下限制层、量子阱、上限制层和欧姆接触层。
8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述激光器的外延材料上设置有介质膜，所述介质膜覆盖所述沟槽。
9.根据权利要求8所述的激光器，其特征在于，所述介质膜的厚度范围为30nm至500nm。
10.根据权利要求8所述的激光器，其特征在于，所述沟槽内设置有钝化膜，所述钝化膜设置在所述介质膜下方。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020911434.8U CN211789983U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020911434.8U CN211789983U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种激光器 |
Publications (1)
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| CN211789983U true CN211789983U (zh) | 2020-10-27 |
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ID=72956303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202020911434.8U Active CN211789983U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种激光器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN211789983U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117096723A (zh) * | 2023-10-20 | 2023-11-21 | 度亘核芯光电技术(苏州)有限公司 | 钝化膜结构、形成方法及形成设备 |
| WO2023245907A1 (zh) * | 2022-06-24 | 2023-12-28 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 抗反射激光器及其制备方法 |
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2020
- 2020-05-26 CN CN202020911434.8U patent/CN211789983U/zh active Active
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| CN117096723B (zh) * | 2023-10-20 | 2024-02-06 | 度亘核芯光电技术(苏州)有限公司 | 钝化膜结构及形成方法 |
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