TW201822419A - 半導體雷射裝置 - Google Patents

半導體雷射裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201822419A
TW201822419A TW106113946A TW106113946A TW201822419A TW 201822419 A TW201822419 A TW 201822419A TW 106113946 A TW106113946 A TW 106113946A TW 106113946 A TW106113946 A TW 106113946A TW 201822419 A TW201822419 A TW 201822419A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
passive
region
layer
boundary
Prior art date
Application number
TW106113946A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI609541B (zh
Inventor
邱舒偉
馬英傑
林蔚
Original Assignee
聯亞光電工業股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 聯亞光電工業股份有限公司 filed Critical 聯亞光電工業股份有限公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI609541B publication Critical patent/TWI609541B/zh
Publication of TW201822419A publication Critical patent/TW201822419A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2031—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers characterized by special waveguide layers, e.g. asymmetric waveguide layers or defined bandgap discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2218—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties
    • H01S5/222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties having a refractive index lower than that of the cladding layers or outer guiding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
    • H01S2301/185—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field for reduction of Astigmatism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

一種半導體雷射裝置，其包含依序設置的一基板、一第一型披覆層、一第一型波導層、一主動層、一第二型波導層、一第二型披覆層及一封蓋層。該主動層包含一發光部及一出光部，其中該發光部用以產生一雷射，該雷射沿著從該發光部朝向該出光部的一方向發射，且該出光部包括一第一被動區域、一出光區域及一第二被動區域，其中該出光區域的折射率低於該第一被動區域的折射率，且該出光區域的折射率低於該第二被動區域的折射率，且該出光區域的一部分的一寬度是沿著該方向而連續性增加。

Description

半導體雷射裝置
本發明係關於一種雷射裝置，特別是關於一種半導體雷射裝置。
現有的半導體雷射裝置主要應用於光學通訊技術、醫學中之癌症治療、固體雷射之光學泵浦，以及直接的材料加工處理。對於這些應用而言，半導體雷射由於其小的尺寸、大的功率、可以電力驅動以及價格低廉而尤其適合大量製造。
然而，現有的半導體雷射裝置仍具有改善的空間。故，有必要提供一種半導體雷射裝置，以解決習用技術所存在的問題。
本發明實施例之一目的在於提供一種半導體雷射裝置，其係透過具有特殊折射率分布的一主動層，以使半導體雷射裝置相對於現有技術的半導體雷射裝置而言，所發出的雷射光束具有較小的遠場的垂直光束發散角及水平光束發散角，以使本發明實施例的半導體雷射裝置在與一光纖耦合時，可具有較佳耦合效率。
本發明實施例之另一目的在於提供一種半導體雷射裝置，在改善遠場的垂直光束發散角及水平光束發散角的同時，本發明實施例的半導體雷射裝置大致上不影響光輸出效率。
為達上述之目的，本發明實施例提供一種半導體雷射裝置，其包含：一基板、一第一型披覆層、一第一型波導層、一主動層、一第二型波導層、一第二型披覆層及一封蓋層。該第 一型披覆層設於該基板上。該第一型波導層設於該第一型披覆層上。該主動層設於該第一型波導層上，且包含彼此相鄰的一發光部及一出光部，其中該發光部用以產生一雷射，該雷射沿著從該發光部朝向該出光部的一方向發射，且該出光部包括一第一被動區域、一出光區域及一第二被動區域，其中該出光區域設在該第一被動區域及該第二被動區域之間，該出光區域的折射率低於該第一被動區域的折射率，且該出光區域的折射率低於該第二被動區域的折射率，且該出光區域的一部分的一寬度是沿著該方向而連續性增加。該第二型波導層設於該主動層上。該第二型披覆層設於該第二型波導層上。該封蓋層設於該第二型披覆層上。
在本發明之一實施例中，該第一型披覆層係一n型披覆層；該第一型波導層係一n型波導層；該第二型波導層係一p型波導層；及該第二型披覆層係一p型披覆層。
在本發明之一實施例中，該第一型披覆層係一p型披覆層；該第一型波導層係一p型波導層；該第二型波導層係一n型波導層；及該第二型披覆層係一n型披覆層。
在本發明之一實施例中，該出光區域的另一部分的一寬度是沿著該方向而保持一定值(a constant value)。
在本發明之一實施例中，該第一被動區域與該出光區域之間具有一第一邊界，且該出光區域與該第二被動區域之間具有一第二邊界，該寬度係透過該第一邊界及該第二邊界之間的一距離來定義。
在本發明之一實施例中，該第一邊界係一直線型或一拋物線型。
在本發明之一實施例中，該第二邊界係一直線型或一拋物線型。
在本發明之一實施例中，該發光部包括一第一被動發光區域、一發光區域與一第二被動發光區域，該發光區域設於該第一被動發光區域與該第二被動發光區域之間，其中該發光區 域的折射率高於該第一被動發光區域的折射率，且該發光區域的折射率高於該第二被動發光區域的折射率。
在本發明之一實施例中，該第一被動發光區域與該第一被動區域之間具有一第一交界，且該第一被動區域與該出光區域之間具有一第一邊界，該第一交界與該第一邊界之間夾有一第一角度，其中該第一角度的範圍係介於0.1度至89.9度之間。
在本發明之一實施例中，該第二被動發光區域與該第二被動區域之間具有一第二交界，且該第二被動區域與該出光區域之間具有一第二邊界，該第二交界與該第二邊界之間夾有一第二角度，其中該第二角度的範圍係介於0.1度至89.9度之間。
10‧‧‧半導體雷射裝置
11‧‧‧基板
12‧‧‧第一型披覆層
13‧‧‧第一型波導層
14‧‧‧主動層
15‧‧‧第二型波導層
16‧‧‧第二型披覆層
17‧‧‧封蓋層
34‧‧‧主動層
141‧‧‧發光部
141A‧‧‧第一被動發光區域
141B‧‧‧發光區域
141C‧‧‧第二被動發光區域
142‧‧‧出光部
142A‧‧‧第一被動區域
142B‧‧‧出光區域
142C‧‧‧第二被動區域
341‧‧‧發光部
342‧‧‧出光部
B1‧‧‧第一邊界
B2‧‧‧第二邊界
D1‧‧‧方向
J1‧‧‧第一交界
J2‧‧‧第二交界
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
α‧‧‧第一夾角
β‧‧‧第二夾角
第1A圖：本發明實施例之半導體雷射的立體示意圖。
第1B圖：本發明實施例之半導體雷射的剖面示意圖。
第2A圖：本發明實施例之半導體雷射的主動層的上視示意圖。
第2B圖：本發明另一實施例之半導體雷射的主動層的上視示意圖。
第2C圖：本發明又一實施例之半導體雷射的主動層的上視示意圖。
第2D圖：本發明再一實施例之半導體雷射的主動層的上視示意圖。
第2E圖：本發明又一實施例之半導體雷射的主動層的上視示意圖。
第3圖：比較例1的主動層的上視示意圖。
第4A圖：實施例1的水平角與強度在使用不同電流下所得之遠場分析圖。
第4B圖：比較例1的水平角與強度在使用不同電流下所得之遠場分析圖。
第4C圖：實施例1的垂直角與強度關係在使用不同電流下所得之遠場分析圖。
第4D圖：比較例1的垂直角與強度關係在使用不同電流下所得之遠場分析圖。
第4E圖：實施例1與比較例1的電流與光功率關係的分析圖。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
請一併參照第1A與1B圖所示，第1A圖係本發明實施例之半導體雷射裝置10的立體示意圖；及第1B圖係本發明實施例之半導體雷射裝置10的剖面示意圖。本發明實施例之半導體雷射裝置10包括一基板11、一第一型披覆層12、一第一型波導層13、一主動層14、一第二型波導層15、一第二型披覆層16及一封蓋層17，其中該基板11上依序設置該第一型披覆層12、該第一型波導層13、該主動層14、該第二型波導層15、該第二型披覆層16及該封蓋層17，以形成該半導體雷射裝置10。例如，該第一型披覆層12設於該基板11上；該第一型波導層13，設於該第一型披覆層12上；該主動層14設於該第一型波導層13上；該第二型波導層15設於該主動層14上；該第二型披覆層16設於該第二型波導層15上；及該封蓋層17設於該第二型披覆層16上。
在一實施例中，該第一型披覆層12可以是n型披覆層、該第一型波導層13可以是n型波導層、該第二型波導層15可以是p型波導層、以及該第二型披覆層16可以是p型披覆層。 在另一實施例，該第一型披覆層12可以是p型披覆層、該第一型波導層13可以是p型波導層、該第二型波導層15可以是n型波導層、以及該第二型披覆層16可以是n型披覆層。
在一實施例中，該基板11的材質可以是GaAs或InP。在另一實施例中，n型披覆層的材質可以是AlGaAs、InP或AlGaInP，及厚度可以是介於100nm與5000nm之間。在又一實施例中，n型波導層的材質可以是GaAs、GaInP、InAlAs或InGaAsP，及厚度可以是介於10nm與2000nm之間。在另一實施例中，p型披覆層的材質可以是AlGaAs、InP或AlGaInP，及厚度可以是介於100nm與5000nm之間。在又一實施例中，p型波導層的材質可以是GaAs、GaInP、InAlAs或InGaAsP，及厚度可以是介於10nm與2000nm之間。在又一實施例中，該主動層14的材質可以是InGaAs、InAlGaAs、GaAs或GaAsP。
在本發明實施例中，主要是透過具有特定折射率區的主動層14，以使本發明實施例之半導體雷射裝置10可減少在遠場的垂直光束發散角與水平光束發散角。請一併參照第1A至2E圖，第2A圖係本發明實施例之半導體雷射裝置10的主動層14的上視示意圖、第2B圖係本發明另一實施例之半導體雷射裝置10的主動層14的上視示意圖、第2C圖係本發明又一實施例之半導體雷射裝置10的主動層14的上視示意圖、第2D圖係本發明再一實施例之半導體雷射裝置10的主動層14的上視示意圖及第2E圖係本發明又一實施例之半導體雷射裝置10的主動層14的上視示意圖。該主動層14包括彼此相鄰的一發光部141與一出光部142，其中該主動層14中的發光部141所產生的雷射光束大致上是由該發光部141朝向該出光部142的一方向D1發射。該發光部141可分有三個區域，分別是一第一被動發光區域141A、一發光區域141B與一第二被動發光區域141C，其中該發光區域141B係位於該第一被動發光區域141A與該第二被動發光區域141C之間。在一實施例中，該第一被動發光區域141A、該發光區域141B與該 第二被動發光區域141C皆具有高折射率(如第2A圖所示)。在另一實施例中，該發光區域141B具有高折射率，而該第一被動發光區域141A與該第二被動發光區域141C具有低折射率。在一具體範例中，該發光區域141B包括相鄰的高折射率的區域及低折射率的區域，其中該低折射率的區域相對於該高折射率的區域而遠離於該出光部142(如第2B圖所示)。
在一實施例中，該主動層14的出光部142包含一第一被動區域142A、一出光區域142B與一第二被動區域142C，其中該出光區域142B位在該第一被動區域142A及該第二被動區域142C之間。在一實施例中，該第一被動區域142A與該第一被動發光區域141A係相鄰且相互連接；該出光區域142B與該發光區域141B係相鄰且相互連接；以及該第二被動區域142C與該第二被動發光區域141C係相鄰且相互連接。在一實施例中，該第一被動區域142A與該第二被動區域142C皆具有高折射率，且該出光區域142B具有低折射率，其中，該出光區域142B大致上是沿著從該發光部141朝向該出光部142的方向D1而擴張，例如從該出光區域142B與該發光區域141B的連接處朝向該出光區域142的方向出發(例如從寬度W1至寬度W2)，該出光區域142B的寬度會連續性的增加，以使該出光區域142B大致上呈現一梯形。
在一具體範例中，該出光區域142B的寬度可透過該第一被動區域142A與該第二被動區域142C所定義。例如，該出光區域142B與該第一被動區域142A相鄰處具有一第一邊界B1，且該出光區域142B與該第二被動區域142C相鄰處具有一第二邊界B2，其中該寬度係透過該第一邊界B1及該第二邊界B2之間的一距離來定義。在一實施例中，該第一邊界B1與該第二邊界B2可以是直線型(如第2A、2B及2E圖所示)，也可以是拋物線型(如第2C及2D圖所示)。但需注意的是，該第一邊界B1與該第二邊界B2必須使該出光區域142B的寬度是呈連續性的增加(如第2A至2D圖)或至少部分不減少的狀態(如第2E圖)。由上可知，該出 光區域142B的全部的一寬度可以是沿著該方向D1而連續性增加(如第2A至2D圖)；或是該出光區域142B的一部分的一寬度可以是沿著該方向D1而連續性增加，而該出光區域142B的另一部分可以是沿著該方向D1而保持一定值(如第2E圖)。
在一實施例中，該第一被動發光區域141A與該第一被動區域142A之間具有一第一交界J1，且該第一交界J1與該第一邊界B1之間夾有一第一角度α，其中該第一角度α的範圍係介於0.1度至89.9度之間，例如該第一角度α可以是1度、2度、5度、10度、15度、20度、25度、30度、45度、50度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、88度或89度等。在另一實施例中，該第二被動發光區域141C與該第二被動區域142C之間具有一第二交界J2，且該第二交界J2與該第二邊界B2之間夾有一第二角度β，其中該第二角度β的範圍係介於0.1度至89.9度之間，例如該第二角度β可以是1度、2度、5度、10度、15度、20度、25度、30度、45度、50度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、88度或89度等。
在一實施例中，該第一邊界B1可相連於該第一被動發光區域141A與該發光區域141B之間的邊界；及該第二邊界B2可相連於該發光區域141B與該第二被動發光區域141C之間的邊界(如第2B圖所示)。在又一實施例中，該第一邊界B1可不相連於該第一被動發光區域141A與該發光區域141B之間的邊界；及該第二邊界B2可不相連於該發光區域141B與該第二被動發光區域141C之間的邊界(如第2E圖所示)。
值得一提的是，具有連續性增加的寬度W的該出光區域142B可作為一反波導效果區域。例如，當一雷射光在該發光區域141B產生並朝向該出光區域142B移動時，因為該出光區域142B為低折射率，而位在外圍的該第一被動區域142A與該第二被動區域142C為高折射率區域，故所形成的反波導結構會有將雷射光束擴展的作用，使雷射光在近場的水平光束發散角與垂直光 束發散角增加。由於近場與遠場的水平光束發散角與垂直光束發散角的關係是呈相反關係，因此遠場的水平光束發散角與垂直光束發散角降低。
要提到的是，一般而言，在半導體雷射裝置的技術領域中，該主動層14中所指的高折射率與低折射率係呈現一相對關係。例如該主動層14的材質具有一本質折射率(即該主動層14的材質本身的折射率)，而該本質折射率係可透過製程處理(例如Intermixing或diffusion)而使該主動層14的部分區域的折射率上升或下降，從而使得該主動層14上的部分區域相對於剩餘部分區域具有相對高或相對低的折射率。例如，若是該主動層14的部分區域在經過製程處理後可降低折射率，則此經過處理的部分區域具有相對於本質折射率更低的折射率，故在本文稱為低折射率；而未經處理的部分區域則稱為高折射率(即本質折射率)。相反的，若是該主動層14的部分區域在經過製程處理後可提高折射率，則此經過處理的部分區域具有相對於本質折射率更高的折射率，故在本文稱為高折射率；而未經處理的部分區域則稱為低折射率(即本質折射率)。該層亦可以用選擇性成長或是將主動層14部分區域蝕刻，然後成長所需折射率的材料。
另外，要提到的是，本發明實施例之半導體雷射裝置10可透過現有製程進行製作，而本發明與現有技術至少一不同之處在於，在製作主動層14時，本發明實施例的半導體雷射裝置10的主動層14中各個高折射率與低折射率的區域不同於現有技術。
以下將提出一實施例及一比較例，以證明本發明實施例之半導體雷射裝置10確實具有使遠場的水平光束發散角與垂直光束發散角降低的效果。
實施例1
在基板上依序形成一n型披覆層、一n型波導層、一主動層、一p型波導層、一p型披覆層及一封蓋層，其中該主 動層包括相鄰的一發光區域與一出光區域。該出光區域的一第一被動區域與一第二被動區域皆具有高折射率，而該發光區域具有低折射率，其中該發光區域沿著從該發光區域朝向該出光區域的方向而擴張，進而呈現一梯形。在本實施例1中，該第一被動發光區域141A與該第一被動區域142A之間的該第一交界J1與該第一邊界B1夾有呈45度的第一夾角α，且該第二被動發光區域141C與該第二被動區域142C之間的一第二交界J2與該第二邊界B2夾有呈45度的第二夾角β。本實施例1可參考如第1A、1B及2A圖所示。
比較例1
請參照第3圖，第3圖係比較例1的主動層34的上視示意圖。比較例1的整體結構係相似於實施例1，亦即在基板上依序形成一n型披覆層、一n型波導層、一主動層34、一p型波導層、一p型披覆層及一封蓋層，其中比較例1的主動層34包含發光部341與出光部342。然而，比較例1與實施例1的不同之處在於，主動層34的出光部342與實施例1不同。在比較例1中，出光部342皆是低折射率。
接著進行分析比對，透過量測機台量測實施例1與比較例1的半導體雷射裝置，以測得如第4A至4E圖的分析結果，其中第4A圖係實施例1的水平角與強度在使用不同電流下所得之遠場分析圖；第4B圖係比較例1的水平角與強度在使用不同電流下所得之遠場分析圖；第4C圖係實施例1的垂直角與強度關係在使用不同電流下所得之遠場分析圖；第4D圖係比較例1的垂直角與強度關係在使用不同電流下所得之遠場分析圖；及第4E圖係實施例1與比較例1的電流與光功率關係的分析圖。
從第4A與4B圖的分析結果可得，實施例1在電流分別為2、4、6與8安培的情況下，水平角的半高全寬(full width at half maximum)值為4.8度、6.0度、7.2度與7.6度；而比較例1在電流分別為2、4、6與8安培的情況下，水平角的半高全寬值 為6.4度、7.8度、8.4度與9.0度。由於在相同的電流下，實施例1的水平角的半高全寬值皆低於比較例1，實施例1確實減少了遠場的水平光束發散角。
從第4C與4D圖的分析結果可得，實施例1在電流分別為2、4、6與8安培的情況下，垂直角的半高全寬值為26.8度、27.0度、27.4度與26.8度；而比較例1在電流分別為2、4、6與8安培的情況下，垂直角的半高全寬值為29.8度、29.6度、30.0度與30.2度。由於在相同的電流下，實施例1的垂直角的半高全寬值皆低於比較例1，所以實施例1確實減少了遠場的垂直光束發散角。從第4E圖的分析結果可得，實施例1與比較例1具有相同的臨界電流，證明本發明實施例1不會造成更多的損耗，另外雖然在相同的使用電流下，實施例1的光功率略低於比較例1的光功率，但由於實施例1的遠場光束角度小，所以當實施例1之半導體雷射裝置10在與光纖耦合時，可以有較佳耦合效率。
綜上所述，本發明實施例之半導體雷射裝置10主要是透過具有特殊設計或特殊結構的主動層，而使所射出的雷射光在遠場的水平光束發散角與垂直光束發散角降低，並且大致上不影響光輸出效率。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種半導體雷射裝置，其包含：一基板；一第一型披覆層，設於該基板上；一第一型波導層，設於該第一型披覆層上；一主動層，設於該第一型波導層上，且包含彼此相鄰的一發光部及一出光部，其中該發光部用以產生一雷射，該雷射沿著從該發光部朝向該出光部的一方向發射，且該出光部包括一第一被動區域、一出光區域及一第二被動區域，其中該出光區域設在該第一被動區域及該第二被動區域之間，該出光區域的折射率低於該第一被動區域的折射率，且該出光區域的折射率低於該第二被動區域的折射率，且該出光區域的一部分的一寬度是沿著該方向而連續性增加；一第二型波導層，設於該主動層上；一第二型披覆層，設於該第二型波導層上；及一封蓋層，設於該第二型披覆層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其中該第一型披覆層係一n型披覆層；該第一型波導層係一n型波導層；該第二型波導層係一p型波導層；及該第二型披覆層係一p型披覆層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其中該第一型披覆層係一p型披覆層；該第一型波導層係一p型波導層；該第二型波導層係一n型波導層；及該第二型披覆層係一n型披覆層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其中該出光區域的另一部分的一寬度是沿著該方向而保持一定值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其中該第一被動區域與該出光區域之間具有一第一邊界，且該出光區域與該第二被動區域之間具有一第二邊界，該寬度係透過該第一邊界及該第二邊界之間的一距離來定義。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之半導體雷射裝置，其中該第一邊界係一直線型或一拋物線型。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體雷射裝置，其中該第二邊界係一直線型或一拋物線型。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體雷射裝置，其中該發光部包括一第一被動發光區域、一發光區域與一第二被動發光區域，該發光區域設於該第一被動發光區域與該第二被動發光區域之間，其中該發光區域的折射率高於該第一被動發光區域的折射率，且該發光區域的折射率高於該第二被動發光區域的折射率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體雷射裝置，其中該第一被動發光區域與該第一被動區域之間具有一第一交界，且該第一被動區域與該出光區域之間具有一第一邊界，該第一交界與該第一邊界之間夾有一第一角度，其中該第一角度的範圍係介於0.1度至89.9度之間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體雷射裝置，其中該第二被動發光區域與該第二被動區域之間具有一第二交界，且該第二被動區域與該出光區域之間具有一第二邊界，該第 二交界與該第二邊界之間夾有一第二角度，其中該第二角度的範圍係介於0.1度至89.9度之間。
TW106113946A 2016-12-12 2017-04-26 半導體雷射裝置 TWI609541B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662432814P 2016-12-12 2016-12-12
US62/432814 2016-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI609541B TWI609541B (zh) 2017-12-21
TW201822419A true TW201822419A (zh) 2018-06-16

Family

ID=61230955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106113946A TWI609541B (zh) 2016-12-12 2017-04-26 半導體雷射裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10050413B2 (zh)
JP (1) JP6517902B2 (zh)
CN (1) CN108233178B (zh)
TW (1) TWI609541B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108963754B (zh) * 2018-07-02 2020-10-16 福建中科光芯光电科技有限公司 一种光通信波段低发散角dfb半导体激光器的制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0641049B1 (en) * 1993-08-31 1998-10-28 Fujitsu Limited An optical semiconductor device and a method of manufacturing the same
JPH11103130A (ja) * 1997-09-29 1999-04-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体光素子，及びその製造方法
GB2371405B (en) * 2001-01-23 2003-10-15 Univ Glasgow Improvements in or relating to semiconductor lasers
US6829285B2 (en) * 2001-09-28 2004-12-07 The Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device and method for effectively reducing facet reflectivity
JP3525257B1 (ja) * 2002-11-01 2004-05-10 アンリツ株式会社 半導体発光素子
GB0306479D0 (en) * 2003-03-21 2003-04-23 Corning O T I Spa Lasers and methods of making them
JP3926313B2 (ja) * 2003-09-26 2007-06-06 シャープ株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
CN100373642C (zh) * 2004-12-13 2008-03-05 新世纪光电股份有限公司 用于制造发光装置的方法
CN101047302A (zh) * 2006-03-28 2007-10-03 松下电器产业株式会社 半导体激光装置及其制造方法
CN101090195A (zh) * 2006-06-16 2007-12-19 财团法人工业技术研究院 半导体激光装置
JP2008311472A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Rohm Co Ltd 半導体レーザ素子
DE102008012859B4 (de) * 2007-12-21 2023-10-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Laserlichtquelle mit einer Filterstruktur
CN101888056B (zh) * 2009-05-13 2011-09-28 中国科学院半导体研究所 采用光陷阱超小发散角高功率半导体激光器外延材料结构
JP2010278131A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Panasonic Corp 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2011077339A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sony Corp 半導体レーザ
CN102263082A (zh) * 2010-05-24 2011-11-30 南亚电路板股份有限公司 封装基板结构及其制造方法
CN102324696B (zh) * 2011-09-15 2012-11-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 低横向发散角布拉格反射波导边发射半导体激光器
CN103138157B (zh) * 2011-11-23 2015-04-22 光环科技股份有限公司 边射型半导体激光元件、其制作方法及具有该元件的晶条
CN102709810B (zh) * 2012-05-25 2014-04-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 布拉格反射波导双光束激光器及其应用方法
TWM480192U (zh) * 2014-03-12 2014-06-11 Union Optronics Corp 具多層膜披覆絕緣層之脊形波導結構雷射二極體
JP2015226045A (ja) * 2014-05-30 2015-12-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180166857A1 (en) 2018-06-14
TWI609541B (zh) 2017-12-21
JP2018098490A (ja) 2018-06-21
CN108233178B (zh) 2020-05-08
JP6517902B2 (ja) 2019-05-22
US10050413B2 (en) 2018-08-14
CN108233178A (zh) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10461502B2 (en) Two-dimensional photonic crystal surface emitting laser and method of manufacturing the same
US10490967B2 (en) Bidirectional long cavity semiconductor laser for improved power and efficiency
KR102319348B1 (ko) 메타 구조 리플렉터를 구비하는 수직 공진형 표면 발광 레이저 및 이를 포함하는 광학 장치
JP2015502052A5 (zh)
CN102570307A (zh) 一种单模大功率太赫兹量子级联激光器及其制作工艺
CN109768468B (zh) 一种半导体激光器
CN105680319A (zh) 基于模式增益损耗调控的高亮度半导体激光器
EP4243226A1 (en) High-brightness and high-power semiconductor light-emitting device and preparation method therefor
TW200803091A (en) Diode laser device
TW201822419A (zh) 半導體雷射裝置
CN110148884B (zh) 一种垂直腔面发射激光器及其制备方法
JP7361728B2 (ja) 量子井戸オフセットおよび効率的な単一モードレーザ発光を速軸に沿って有する大光共振器（ｌｏｃ）レーザダイオード
CN109038216B (zh) 一种多光束垂直腔面发射激光芯片及其制作方法
WO2023082577A1 (zh) 垂直腔面发射激光器以及制备方法
JP2017041466A (ja) 発光装置およびプロジェクター
TWI656660B (zh) 半導體發光二極體結構
US9705285B2 (en) Device comprising a high brightness broad-area edge-emitting semiconductor laser and method of making the same
CN109921284B (zh) 非对称微盘腔边发射半导体激光器阵列
RU2587097C1 (ru) Инжекционный лазер
Lee et al. Theoretical analysis and experiment of subwavelength structure-integrated red AlGaInP light-emitting diodes for uniform field distribution and enhanced light extraction efficiency
JP2016506083A (ja) 改善された光取り出し効率のために成形されたｌｅｄ
KR100848759B1 (ko) 복수개의 도파관이 형성된 반도체 레이저 다이오드 칩
CN106356712B (zh) 一种基于球形多路双异质结量子点的人工复眼激光器系统
CN114094437B (zh) 单管前端双光束平行输出超辐射发光二极管
CN105811244A (zh) 微透镜集成高光束质量半导体激光器列阵