TWI738437B - 分布回饋雷射陣列 - Google Patents

Abstract

分布回饋雷射陣列包含一基板、一半導體堆疊結構、一第一電極層及一第二電極層。該半導體堆疊結構形成於該基板的一表面之上，且包含二發光模組和一量子穿隧層。該二發光模組中的每一發光模組包含一主動層、一第一披覆層和一第二披覆層。該主動層設置在該第一披覆層和該第二披覆層之間，且該主動層在一第一方向上包含有用以產生多個雷射光的多個發光區域。該量子穿隧層是設置在該二發光模組之間。該第一電極層形成於該半導體堆疊結構之上。該第二電極層形成於該基板的另一表面之上。

Description

分布回饋雷射陣列

本發明是有關於一種分布回饋雷射陣列，尤指一種用量子穿隧層結合寬面積分布回饋雷射的分布回饋雷射陣列。

在現有技術中，寬面積分布回饋(broad-area distributed feedback laser(DFB))雷射的設計能增加該寬面積分布回饋雷射內的發光源的發光功率，其中該設計特點是使該寬面積分布回饋雷射具有條狀的幾何形狀，也就是現有技術可將該寬面積分布回饋雷射設計成一DFB雷射條(laser bar)。另外，雖然現有技術也可堆疊多個DFB雷射條形成DFB雷射陣列(laser array)，但是缺點是該DFB雷射陣列所發出的雷射光的輸出場型較差。因此，該DFB雷射陣列需要多個透鏡設置在每兩個DFB雷射條之間及其他預定位置，導致該DFB雷射陣列需要精確定位該多個透鏡，使得該DFB雷射陣列的製造過程複雜化，提高該DFB雷射陣列的成本。因此，如何簡化該DFB雷射陣列的製造過程以及降低該DFB雷射陣列的成本已成為該DFB雷射陣列的設計者的一項重要課題。

本發明的一實施例提供一種分布回饋雷射陣列包含一基板、一半導體堆疊結構、一第一電極層、一第二電極層。該半導體堆疊結構形成於該基板 的一表面之上，且該半導體堆疊結構包含二發光模組、一量子穿隧層。該二發光模組中的每一發光模組包含一主動層、一第一披覆層、一第二披覆層。該主動層設置在該第一披覆層和該第二披覆層之間，且該主動層在一第一方向上包含有用以產生該多個雷射光的多個發光區域。其中該量子穿隧層是設置在該二發光模組之間。該第一電極層形成於該半導體堆疊結構之上。該第二電極層形成於該基板的另一表面之上。

本發明的另一實施例中，該第一披覆層的極性和該第二披覆層的極性不同。

本發明的另一實施例中，該第一披覆層設置在該主動層之上，以及該主動層設置在該第二披覆層之上。

本發明的另一實施例中，該主動層包含用以產生該至少一雷射光的半導體材料，且該半導體材料是磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(InGaAlAs)。

本發明的另一實施例中，該基板是由磷化銦(InP)所構成。

本發明的另一實施例中，該第一披覆層是由磷化銦(InP)或磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)所構成以及該第二被覆層是由磷化銦(InP)所構成。

本發明的另一實施例中，該量子穿隧層是由砷化鎵銦/磷化銦(InGaAs/InP)，或砷化鎵銦/砷化鎵銦(InGaAs/InGaAs)，或砷化銦鋁/磷化銦 (InAlAs/InP)，或砷化鋁/磷化銦(AlAs/InP)所構成。

本發明的另一實施例中，該第一電極的材質為鈦(Ti)或鉑(Pt)或金(Au)。

本發明的另一實施例中，該第二電極的材質為金(Au)或鍺(Ge)或鎳(Ni)。

本發明的另一實施例中，該第一電極層用以控制該多個發光區域的至少一發光區域產生該多個雷射光中的至少一雷射光。

本發明的另一實施例中，該第一電極層具有一預定圖案(pattern)，且該第一電極層通過該預定圖案控制該多個發光區域的至少一發光區域產生該多個雷射光中的至少一雷射光。

本發明的另一實施例中提供一種分布回饋雷射陣列包含一基板、一半導體堆疊結構、一第一電極層、一第二電極層。該半導體堆疊結構包含二發光模組、一量子穿隧層。該二發光模組中的每一發光模組在一第一方向上包含有用以產生多個雷射光的多個發光區域。該量子穿隧層是設置在該二發光模組之間。該第一電極層形成於該半導體堆疊結構之上且具有一預定圖案，其中該第一電極層通過該預定圖案控制該多個發光區域的至少一發光區域產生至少一雷射光。該第二電極層形成於該基板的另一表面之上。

本發明提供一種分布回饋雷射陣列。該分布回饋雷射陣列是利用一 量子穿隧層設置在兩個連續發光模組之間使該分布回饋雷射陣列的製造過程簡單化且更具整合性，以及使該兩個連續發光模組包含的多個發光區域的至少一發光區域所產生的雷射光的輸出場型較佳。另外，因為該分布回饋雷射陣列的第一電極層具有該預定圖案，所以該分布回饋雷射陣列可利用該預定圖案更有彈性地控制該多個發光區域的至少一發光區域產生至少一雷射光。因此，相較於現有技術，本發明可增加發光功率，優化雷射光的光場並且降低成本。

100:分布回饋雷射陣列

102:基板

104:半導體堆疊結構

106:第一電極層

108:第二電極層

110:絕緣層

1042、1044:發光模組

1046:量子穿隧層

10422、10442:第一披覆層

10424、10444:主動層

10426、10446:第二披覆層

200:預定圖案

FD:第一方向

LS11、LS12、LS13、LS21、LS22、LS23:發光區域

PE1、PE2、PE3、PE4、PE5、PE6:電極

第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種分布回饋雷射陣列的側視圖的示意圖。

第2圖是說明第一電極層具有預定圖案的上視圖的示意圖。

請參照第1圖，第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種分布回饋雷射陣列100的側視圖的示意圖，其中分布回饋雷射陣列100包含一基板102、一半導體堆疊結構104、一第一電極層106及一第二電極層108。基板102是由一N型磷化銦基板(InP)所構成，第一電極層106為鈦(Ti)或鉑(Pt)或金(Au)，以及第二電極層108為金(Au)或鍺(Ge)或鎳(Ni)。如第1圖所示，半導體堆疊結構104形成於基板102的一表面之上，半導體堆疊結構104包含二發光模組1042、1044和一量子穿隧層1046，量子穿隧層1046是設置在發光模組1042、1044之間，且發光模組1042、1044是寬面積的雷射發光模組。量子穿隧層1046是由砷化鎵銦/磷化銦(InGaAs/InP)，或砷化鎵銦/砷化鎵銦(InGaAs/InGaAs)，或砷化銦鋁/磷化銦(InAlAs/InP)，或砷化鋁/磷化銦(AlAs/InP)所構成。如第1圖所示，發光模組1042 包含一主動層10424、一第一披覆層10422及一第二披覆層10426，其中主動層10424設置在第一披覆層10422和第二披覆層10426之間。發光模組1044包含一主動層10444、一第一披覆層10442及一第二披覆層10446，其中主動層10444設置在第一披覆層10442和第二披覆層10446之間。第一披覆層10422以及第一披覆層10442是由P型磷化銦(InP)或P型磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)所構成，第二披覆層10426以及第二披覆層10446是由N型磷化銦(InP)所構成，以及主動層10424、10444是由磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(InGaAlAs)所構成。主動層10424、10444的每一主動層在一第一方向FD(如第1圖所示)上包含有用以產生多個雷射光的多個發光區域。例如，如第1圖所示，主動層10424在第一方向FD上包含有用以產生三個雷射光的三個發光區域LS11、LS12、LS13，以及主動層10444在第一方向FD上包含有用以產生三個雷射光的三個發光區域LS21、LS22、LS23。另外，本發明並不受限於分布回饋雷射陣列100包含二發光模組1022、1024和量子穿隧層1046，亦即分布回饋雷射陣列100可包含超過二個以上的發光模組，且一量子穿隧層設置在該二個以上的發光模組中的每兩個連續發光模組之間。另外，第一電極層106形成於半導體堆疊結構104之上，以及第二電極層108形成於基板102的另一表面之上。

另外，如第2圖所示，分布回饋雷射陣列100中的第一電極層106具有一預定圖案(pattern)200，預定圖案200包含電極PE1、PE2、PE3、PE4、PE5、PE6，其中電極PE1、PE2、PE3、PE4、PE5、PE6之間是由分布回饋雷射陣列100另包含的一絕緣層110所隔開。在本發明的一實施例中，如第2圖所示，當施加一第一操作電壓至電極PE1時，第一電極層106可控制發光區域LS11、LS21發出雷射光。另外，在本發明的另一實施例中，如第2圖所示，當施加一第二操作電壓至電極PE5時，第一電極層106可控制發光區域LS11、LS21、LS12、LS22發出雷射 光。另外，在本發明的另一實施例中，如第2圖所示，當施加一第三操作電壓至電極PE6時，第一電極層106可控制發光區域LS11、LS21、LS12、LS22、LS13、LS23發出雷射光。因為量子穿隧層1046是設置在發光模組1042、1044之間，所以分布回饋雷射陣列100不需要多個透鏡設置在發光模組1042、1044之間，且上述發光區域所發出的雷射光的輸出場型較佳。

另外，該第一操作電壓、該第二操作電壓和該第三操作電壓可相同或不同。另外，電極PE2、PE3、PE4的操作原理可參照電極PE1、PE5的操作原理，在此不再贅述。另外，在本發明的另一實施例中，可施加不同的操作電壓或相同的操作電壓至電極PE1、PE2、PE3、PE4、PE5、PE6中的至少二個電極。另外，本發明並不受限於預定圖案200，亦即第一電極層106可包含其他預定圖案，此時第一電極層106可通過該其他預定圖案所包含的電極控制發光區域LS11、LS12、LS13、LS21、LS22、LS23中的至少一發光區域產生至少一雷射光。

綜上所述，本發明所提供的分布回饋雷射陣列是利用該量子穿隧層設置在該兩個連續發光模組之間使該分布回饋雷射陣列的製造過程簡單化且更具整合性，以及使該多個發光區域的至少一發光區域所產生的雷射光的輸出場型較佳。另外，因為該分布回饋雷射陣列的第一電極層具有該預定圖案，所以該分布回饋雷射陣列可利用該預定圖案更有彈性地控制該多個發光區域的至少一發光區域產生至少一雷射光。因此，相較於現有技術，本發明可增加發光功率，優化雷射光的光場並且降低成本。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化 與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍

100:分布回饋雷射陣列

102:基板

104:半導體堆疊結構

106:第一電極層

108:第二電極層

110:絕緣層

1042、1044:發光模組

1046:量子穿隧層

10422、10442:第一披覆層

10424、10444:主動層

10426、10446:第二披覆層

FD:第一方向

LS11、LS12、LS13、LS21、LS22、LS23:發光區域

Claims (11)

1. 一種分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)陣列，包含：一基板；一半導體堆疊結構，形成於該基板的一表面之上，其中該半導體堆疊結構包含：二發光模組，該二發光模組中的每一發光模組包含一主動層、一第一披覆層(cladding layer)和一第二披覆層，其中該主動層設置在該第一披覆層和該第二披覆層之間，且該主動層在一第一方向上包含有用以產生多個雷射光的多個發光區域，其中該第一披覆層的極性和該第二披覆層的極性不同；及一量子穿隧層(tunnel junction)，其中該量子穿隧層是設置在該二發光模組之間；一第一電極層，形成於該半導體堆疊結構之上，用以控制該多個發光區域產生二維陣列上的雷射光；及一第二電極層，形成於該基板的另一表面之上。
2. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該第一披覆層設置在該主動層之上，以及該主動層設置在該第二披覆層之上。
3. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該主動層包含用以產生該多個雷射光的半導體材料，且該半導體材料是磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(InGaAlAs)。
4. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該基板是由磷化銦 (InP)所構成。
5. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該第一披覆層是由磷化銦(InP)或磷化銦鎵砷化物(InGaAsP)所構成以及該第二被覆層是由磷化銦(InP)所構成。
6. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該量子穿隧層是由砷化鎵銦/磷化銦(InGaAs/InP)，或砷化鎵銦/砷化鎵銦(InGaAs/InGaAs)，或砷化銦鋁/磷化銦(InAlAs/InP)，或砷化鋁/磷化銦(AlAs/InP)所構成。
7. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該第一電極的材質為鈦(Ti)，或鉑(Pt)，或金(Au)。
8. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該第二電極的材質為金(Au)，或鍺(Ge)，或鎳(Ni)。
9. 如請求項1所述的分布回饋雷射陣列，其中該第一電極層用以控制該多個發光區域的至少一發光區域產生該多個雷射光中的至少一雷射光。
10. 如請求項9所述的分布回饋雷射陣列，其中該第一電極層具有一預定圖案(pattern)，且該第一電極層通過該預定圖案控制該多個發光區域的至少一發光區域產生該多個雷射光中的至少一雷射光。
11. 一種分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)陣列，包含：一基板；一半導體堆疊結構，形成於該基板的一表面之上，其中該半導體堆疊結構包含：二發光模組，該二發光模組中的每一發光模組在一第一方向上包含有用以產生多個雷射光的多個發光區域；及一量子穿隧層，其中該量子穿隧層是設置在該二發光模組之間；一第一電極層，形成於該半導體堆疊結構之上且具有一預定圖案，其中該第一電極層通過該預定圖案控制該多個發光區域產生二維陣列上的雷射光；及一第二電極層，形成於該基板的另一表面之上。

Images