CN215645423U - 面射型激光器 - Google Patents
面射型激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN215645423U CN215645423U CN202121366331.9U CN202121366331U CN215645423U CN 215645423 U CN215645423 U CN 215645423U CN 202121366331 U CN202121366331 U CN 202121366331U CN 215645423 U CN215645423 U CN 215645423U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- refractive index
- region
- substrate
- emitting laser
- surface emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种面射型激光器，包括自上而下设置的正面电极、接触层、P型DBR、限制层、谐振区、N型DBR、衬底和背面电极，P型DBR由若干高折射率层和低折射率层交替堆叠而成，其中至少部分低折射率层包括位于中部的第一折射率区域和位于外围的第二折射率区域，第二折射率区域的折射率低于第一折射率区域，且由正面电极至谐振区方向至少部分低折射率层的第二折射率区域在衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次减小。本申请通过第二折射率区域与第一折射率区域的折射率差异控制VCSEL激光器发光的发散角，省去了另外制作透镜的繁琐工艺和材料消耗，减小了整体厚度。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种面射型激光器。
背景技术
面射型激光器是一种垂直于腔面射出激光的半导体器件。常见的面射型激光器由两面分散式布拉格反射器(DBR)平行于一个芯片主动反应区表面，此主动反应区是由一到数个量子阱所构成，使激光光带存在于其中。一个平面的DBR是由几层不同高低折射率的透镜所组成。每层透镜的厚度为四分之一的激光波长，并给予高反射强度。面射型激光器具有体积小、单纵模输出、阈值电流小、光电转换效率高、造价低等特点，可以广泛应用于光通信、光互联、光存储等领域。
目前对VCSEL激光器的光学出光角度的控制多采用外加透镜的方式来做，外加透镜可以在封装时加上透镜在表面，或是在VCSEL表面制作微透镜，这种后加透镜的方式一方面工艺繁琐、整合困难，另一方面增加了激光器的整体厚度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种面射型激光器。
为了实现以上目的，本实用新型的技术方案为：
一种面射型激光器，包括自上而下设置的正面电极、接触层、P型DBR、限制层、谐振区、N型DBR、衬底和背面电极，所述P型DBR由若干高折射率层和低折射率层交替堆叠而成，其中至少部分低折射率层包括位于中部的第一折射率区域和位于外围的第二折射率区域，第二折射率区域的折射率低于第一折射率区域，且由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次减小。
在一些实施例中，由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离先依次减小再依次增大。
在一些实施例中，由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层中的所述第二折射率区域具有不同折射率。
在一些实施例中，相近两个所述低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘相差一段距离，所述一段距离为10-100微米。
在一些实施例中，所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为环形。
在一些实施例中，所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为圆形。
在一些实施例中，由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为圆形且同圆心。
在一些实施例中，所述限制层包括位于中部的电流注入口和位于外围的绝缘区域，所述至少部分低折射率层的第一折射率区域与所述电流注入口相对应。
在一些实施例中，所述绝缘区域的折射率大小在所述第二折射率区域的折射率范围内。
在一些实施例中，所述衬底为不透光衬底。
本实用新型的有益效果为：
(1)通过使P型DBR中的至少部分低折射率层形成位于中部的第一折射率区域和位于外围的第二折射率区域，且由正面电极至谐振区方向第二折射率区域在衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次减小，在P型DBR中由上至下逐渐缩小第二折射率区域，形成类似于透镜聚光的效果，省去了另外制作透镜的繁琐工艺和材料消耗，减小了整体厚度。
(2)若由正面电极至谐振区方向至少部分低折射率层的第二折射率区域在衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离先依次减小再依次增大，则可以减小靠近谐振区部分的P型DBR的无效反射，进一步降低激光器的发热。
(3)第二折射率区域的氧化过程与限制层的氧化过程同步进行，可以节省单独制作透镜的工序。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一的面射型激光器的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例二的面射型激光器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释。本实用新型的各附图仅为示意以更容易了解本实用新型，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
实施例一
参考图1，本实用新型的一种面射型激光器包括自上而下设置的正面电极1、接触层2、P型DBR 3、限制层4、谐振区5、N型DBR 6、衬底7和背面电极8。通过调整谐振区5的尺寸，使其谐振波长正好是所需的激光波长。在正面电极1和背面电极8上施加电压，谐振区5产生特定波长的光，随着特定波长的光在谐振区5上下的P型DBR 3和N型DBR 6来回反射，放大过程不断重复，便形成了激光，从出光面射出。在本实施例中，衬底7为不透光的衬底，接触层2是透光的，因此激光是从正面电极1和接触层2一侧射出。
在具体的实施例中，所述P型DBR 3由若干高折射率层31和低折射率层32交替堆叠而成，其中至少部分低折射率层32包括位于中部的第一折射率区域321和位于外围的第二折射率区域322，其中第二折射率区域322的折射率为n2，第一折射率区域321的折射率为n1，n2＜n1。且由正面电极1至谐振区5方向所述至少部分低折射率层32的第二折射率区域322在所述衬底7上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次减小。在本实施例中，具有第一折射率区域321和第二折射率区域322的至少部分低折射率层32位于靠近正面电极1的P型DBR 3部分，在该部分下方仍然是交替堆叠的高折射率层31和低折射率层32。
在具体的实施例中，P型DBR 3和N型DBR 6为GaAs基材料，由于GaAs基材料中高折射率层31和低折射率层32中所含的Al含量高低会导致高折射率层31和低折射率层32具有折射率差。高含Al量的AlGaAs层形成低折射率层32，低含Al量的AlGaAs层形成高折射率层31。另外，在低折射率层32中的不同的位置上Al含量不同，Al含量高的位置在被氧化后形成具有较低折射率的第二折射率区域322，Al含量低的位置形成具有较高折射率的第一折射率区域321。在第二折射率区域322中，高含Al量的AlGaAs层被氧化为Al2O3，因此限制光的反射，使得光穿过第一折射率区域321射出，达到非常好的聚光效果。
在具体的实施例中，由所述正面电极1至谐振区5方向所述至少部分低折射率层32中的所述第二折射率区域322具有不同的折射率。通过调整P型DBR 3的低折射率层32中不同区域的含Al量形成具有不同折射率的第一折射率区域321和第二折射率区域322，第一折射率区域321和第二折射率区域322之间的折射率差异在P型DBR 3中形成等效光学透镜的效果。光线从谐振区5发射到具有不同折射率区域的P型DBR 3上进行反射聚光，最终从出光面射出。
进一步地，相近两个所述低折射率层32的第二折射率区域322在所述衬底7上的投影边缘相差一段距离，所述一段距离为10-100微米。每两个所述低折射率层32的第二折射率区域322在所述衬底7上的投影边缘相差的距离可以相同也可以不同。在优选的实施例中，所述第一折射率区域321在所述衬底7上的投影边缘为环形。进一步地，第一折射率区域321在所述衬底7上的投影边缘可以为圆形。更进一步地，第一折射率区域321在所述衬底7上的投影边缘可以为圆形且具有相同的圆心。在其他可选的实施例中，也可以根据激光器出光区域的形状将第一折射率区域321在所述衬底7上的投影边缘设置为方形或椭圆形。
进一步地，所述限制层4包括位于中部的电流注入口和位于外围的绝缘区域，所述至少部分低折射率层32的第一折射率区域321与所述电流注入口相对应。其中，绝缘区域的氧化过程与第二折射率区域322的氧化过程同步，绝缘区域的折射率大小也在第二折射率区域322的折射率范围内，因此只需在绝缘区域的氧化过程的同时将至少部分低折射率层32的第二折射率区域322进行氧化，就可以得到具有等效透镜效果的激光器，不需要额外的透镜制作工艺。
实施例二
参考图2，实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中由正面电极1至谐振区5方向至少部分低折射率层32的第二折射率区域322在衬底7上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离先依次减小再依次增大，由此多个第二折射率区域322由正面电极1至谐振区5方向的截面可以形成纺锤形。在实施例一的基础上，将靠近谐振区5的部分低折射率层32也设置为第一折射率区域321和第二折射率区域322，同样第二折射率区域322的折射率低于第一折射率区域321。并且，由正面电极1至谐振区5方向靠近谐振区5的部分低折射率层32的第二折射率区域322在衬底7上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次增大。此部分的设置可以减小激光在靠近谐振区5部分的P型DBR 3的无效反射，进一步降低激光器的发热。
本实用新型通过在P型DBR 3中设计多层不同折射率的高折射率层31和低折射率层32，并且在低折射率层32中也存在不同含铝量的区域，含铝量不同的区域在氧化后的折射率也不同，最终在低折射率层32中形成具有不同折射率的第一折射率区域321和第二折射率区域322。低折射率层32中第二折射率区域322的氧化过程可以与限制层4氧化过程同步，因此不需要额外的透镜制作工序，仅仅设计在不同区域的折射率差异就可以获得具有内设等效透镜的面射型激光器。第一折射率区域321和第二折射率区域322的折射率的差异会使VCSEL内部产生一等效折射率的差异，此等效折射率的差异可以产生光学折射与聚光的效果。
上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的面射型激光器，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种面射型激光器，其特征在于：包括自上而下设置的正面电极、接触层、P型DBR、限制层、谐振区、N型DBR、衬底和背面电极，所述P型DBR由若干高折射率层和低折射率层交替堆叠而成，其中至少部分低折射率层包括位于中部的第一折射率区域和位于外围的第二折射率区域，第二折射率区域的折射率低于第一折射率区域，且由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离依次减小。
2.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘与其所在一侧的外围边缘的距离先依次减小再依次增大。
3.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层中的所述第二折射率区域具有不同折射率。
4.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：相近两个所述低折射率层的第二折射率区域在所述衬底上的投影边缘相差一段距离，所述一段距离为10-100微米。
5.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为环形。
6.根据权利要求5所述的面射型激光器，其特征在于：所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为圆形。
7.根据权利要求6所述的面射型激光器，其特征在于：由正面电极至谐振区方向所述至少部分低折射率层的所述第一折射率区域在所述衬底上的投影边缘为圆形且同圆心。
8.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：所述限制层包括位于中部的电流注入口和位于外围的绝缘区域，所述至少部分低折射率层的第一折射率区域与所述电流注入口相对应。
9.根据权利要求8所述的面射型激光器，其特征在于：所述绝缘区域的折射率大小在所述第二折射率区域的折射率范围内。
10.根据权利要求1所述的面射型激光器，其特征在于：所述衬底为不透光衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121366331.9U CN215645423U (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 面射型激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121366331.9U CN215645423U (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 面射型激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN215645423U true CN215645423U (zh) | 2022-01-25 |
Family
ID=79944028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202121366331.9U Active CN215645423U (zh) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | 面射型激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN215645423U (zh) |
-
2021
- 2021-06-18 CN CN202121366331.9U patent/CN215645423U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1207599A2 (en) | Micro-lens built-in vertical cavity surface emitting laser | |
| JP3911551B2 (ja) | 面発光レーザー | |
| KR100827120B1 (ko) | 수직 단면 발광 레이저 및 그 제조 방법 | |
| JPH04101483A (ja) | 垂直共振器型面入出力光電融合素子 | |
| JP2023029501A (ja) | 波長変換装置及び発光装置 | |
| JP2014199900A (ja) | 垂直キャビティ表面発光型半導体レーザ | |
| KR20040093676A (ko) | 수직공진 면발광 레이저용 비대칭 분포 브래그 반사기 | |
| JP2019208004A (ja) | 垂直共振器型発光素子 | |
| WO2023050740A1 (zh) | 具有小发散角的vcsel激光器、芯片及用于lidar系统的光源 | |
| WO2004015454A2 (en) | Half-wavelength micropost microcavity with electric field maximum in the high-refractive-index material | |
| CN111799654B (zh) | 一种激光器及其制造方法与应用 | |
| CN215645423U (zh) | 面射型激光器 | |
| CN215645422U (zh) | 背出光面射型激光器 | |
| CN112310809A (zh) | 一种双共振腔vcsel激光器及其制作方法 | |
| WO2023050739A1 (zh) | 具有小发散角的vcsel激光器、芯片及用于lidar系统的光源 | |
| CN112397998B (zh) | 一种面发射激光器及其制备方法 | |
| JP2023552011A (ja) | 垂直共振器面発光レーザー及び製造方法 | |
| CN110752509B (zh) | 一种具有非对称氧化结构vcsel单元 | |
| CN111129953B (zh) | 一种激光器及其制造方法及激光器阵列 | |
| CN113589322A (zh) | 一种面向多线激光雷达的vcsel线性阵列 | |
| CN117374732A (zh) | 一种异质结面发射激光器及其制备方法 | |
| CN218102031U (zh) | 垂直腔面发射激光器 | |
| CN217563042U (zh) | 面射型激光器 | |
| CN113381294B (zh) | 单片集成边发射激光器及制备方法 | |
| CN216085701U (zh) | 一种vcsel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231023 Address after: 362000 No. 2, Lianshan Industrial Zone, Gushan village, Shijing Town, Nan'an City, Quanzhou City, Fujian Province Patentee after: Quanzhou San'an Optical Communication Technology Co.,Ltd. Address before: No.753-799 Min'an Avenue, Hongtang Town, Tong'an District, Xiamen City, Fujian Province, 361000 Patentee before: XIAMEN SANAN INTEGRATED CIRCUIT Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |