一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器及其制备方法与流程

    技术2024-12-04  11


    本发明涉及发光半导体激光器,具体为一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器及其制备方法。


    背景技术:

    1、inp、gaas、gan等半导体材料,设计制作成多量子阱双异质结二极管后,能发射激光,波长范围能覆盖紫外到远红外波段,广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器、激光显示、激光切割焊接等领域,是生产量最大的激光器。

    2、半导体激光器是一种相干辐射光源,要使它能产生激光,必须具备三个基本条件,其中一个是要能形成谐振腔。一种常见的谐振腔制作方法是在腔面镀多层有折射率差的反射膜,称为分布式布拉格反射器(dbr),当光经过这些经过特殊设计厚度和折射率的薄膜的时候,可以使得各层反射回来的光干涉相长,从而得到强烈的反射光。

    3、然而,现有的平面dbr中每一层高折射率的膜两侧都是折射率相对低的膜,因此容易在该高折射率层形成波导效应。如图7(a)所示,从激光器内向外射出的光束在波导层内经过多次反射和透射,将激光器发光点的光扩散到整个腔面,将点光源扩展成了面光源,其作用类似导光板,虽然被扩展的部分光相对于主光斑是较弱的,但是对于部分需要点光源的应用场景,聚焦后的主光斑附近会出现腔面的影子,俗称“鬼影”。而且通常的激光器由芯片与封装模组组成,封装模组中存在光学透镜,例如同轴封装,当激光器工作时,激光器芯片发出的激光穿过封装模组中光学透镜后,由于光学透镜具有一定的反射率,因此将一部分光反射回激光器内部中,这部分光返回到激光器芯片出光腔面,又因为出光腔面存在反射效果,将光重新反射出激光器。如图8(a)所示,此时激光器光束中出现放大的激光器芯片出光腔面,也会造成激光器方块“鬼影”问题,将十分影响激光器的使用,是个必须要解决的问题。


    技术实现思路

    1、(一)解决的技术问题

    2、针对现有技术的不足,本发明提供了一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器及其制备方法,具备能够在不影响激光器出光的同时减少腔面上与主光斑同向的出光,从而大大减弱了聚焦后的“鬼影”,优化激光器的光束质量等优点。

    3、(二)技术方案

    4、本发明提供如下技术方案:

    5、一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,包括排巴结构和部分渐变前腔面膜;

    6、所述排巴结构采用第一陪条、巴条、第二陪条、巴条、第一陪条、巴条、第二陪条、巴条和第一陪条进行周期性排列;

    7、所述部分渐变前腔面膜中远离激光器一侧的面为斜面。

    8、进一步,所述排巴结构中第一陪条与第二陪条的宽相同,第一陪条的高大于巴条的高大于第二陪条的高。

    9、进一步,所述排巴结构中第二陪条两侧巴条的脊型面均朝向第二陪条。

    10、进一步,所述排巴结构中第一陪条和第二陪条靠近后腔面的一端均位于同一纵平面内,巴条靠近后腔面的一端均位于同一纵平面内,巴条靠近后腔面的一端比第一陪条和第二陪条靠近后腔面一端更靠近后腔面。

    11、进一步,所述部分渐变前腔面膜的截面形状为多边形或不规则图形,优选激光器件结构的有源层至脊方向为平边,激光器件结构的有源层至衬底方向为斜边,可以是斜直边或是斜曲边,例如抛物线边。

    12、本发明还提供一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器的制备方法,包括以下步骤:

    13、在衬底上进行器件外延;

    14、对器件制备脊型和电极;

    15、解理后并进行排巴叠巴处理;

    16、将巴条夹具放置载盘上并制备腔面膜。

    17、进一步,所述排巴叠巴处理中的排巴结构采用第一陪条、巴条、第二陪条、巴条、第一陪条、巴条、第二陪条、巴条和第一陪条进行周期性排列。

    18、进一步,所述排巴叠巴处理中,第一陪条比巴条向正面延伸的长度a大于巴条腔面宽度b的二分之一且小于巴条腔面宽度b,巴条比第一陪条向背面延伸的长度c大于后腔面膜的厚度d。

    19、进一步,所述载盘为可旋转载盘,载盘上设置有镀膜夹具放置槽和镀膜夹具固定装置,载盘或镀膜夹具与源呈一定的角度摆放。

    20、本发明还提供一种根据上述方法制备的发光半导体器件。

    21、(三)有益效果

    22、与现有技术相比,本发明提供了一种半导体激光器部分渐变腔面膜及其制备方法,具备以下有益效果:

    23、该半导体激光器部分渐变腔面膜及其制备方法,通过使用不同高度的第一陪条和第二陪条将巴条进行间隔,并调节巴条和第一陪条排巴时位于前腔面膜处理时的高度,使第一陪条高出巴条,利用第一陪条的遮挡以及通过采用载盘旋转的方式改变巴条被遮挡的面积,从而沉积腔面膜,使巴条腔面上的膜厚度呈现出部分渐变效果,并调整膜系设计以将非出光区域反射率固定在极小值点附近,减小对光的反射,从而达到能够在不影响激光器出光的同时减少腔面上的高反射区域,抑制了光的横向传播,优化激光器的光束质量。



    技术特征:

    1.一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,其特征在于:包括排巴结构和部分渐变前腔面膜;

    2.根据权利要求1所述的含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,其特征在于:所述排巴结构中第一陪条与第二陪条的宽相同,第一陪条的高大于巴条的高大于第二陪条的高。

    3.根据权利要求1所述的含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,其特征在于:所述排巴结构中第二陪条两侧巴条的脊型面均朝向第二陪条。

    4.根据权利要求1所述的含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,其特征在于:所述排巴结构中第一陪条和第二陪条靠近后腔面的一端均位于同一纵平面内,巴条靠近后腔面的一端均位于同一纵平面内,巴条靠近后腔面的一端比第一陪条和第二陪条靠近后腔面一端更靠近后腔面。

    5.根据权利要求1所述的含有部分渐变腔面膜的半导体激光器,其特征在于:所述部分渐变前腔面膜的截面形状为多边形或不规则图形。

    6.一种含有部分渐变腔面膜的半导体激光器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述排巴叠巴处理中的排巴结构采用第一陪条、巴条、第二陪条、巴条、第一陪条、巴条、第二陪条、巴条和第一陪条进行周期性排列。

    8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述排巴叠巴处理中的第一陪条比巴条向正面延伸的长度大于巴条腔面宽度的二分之一且小于巴条腔面宽度,巴条比第一陪条向背面延伸的长度大于后腔面膜的厚度。

    9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述载盘为可旋转载盘,载盘上设置有镀膜夹具放置槽和镀膜夹具固定装置,载盘或镀膜夹具与源呈一定角度。


    技术总结
    本发明属于发光半导体激光器技术领域,公开了一种含有部分渐变腔面膜半导体激光器及其制备方法。该半导体激光器包括排巴结构和部分渐变前腔面膜。通过使用不同高度的第一陪条和第二陪条将巴条进行间隔,并调节巴条和第一陪条排巴时位于前腔面膜处理时的高度,使第一陪条高出巴条,利用第一陪条的遮挡以及通过采用载盘旋转的方式改变巴条被遮挡的面积,进行沉积腔面膜的处理方式,使巴条腔面上的膜厚度呈现出部分渐变效果,并调整膜系设计将非出光区域反射率固定在极小值点附近,减小对光的反射,从而达到能够在不影响激光器出光的同时减少腔面上的高反射区域,抑制了光的横向传播,优化了激光器的光束质量。

    技术研发人员:邓钰璟,孟令海,付建波,宗华,蒋盛翔,罗郑彪,胡晓东
    受保护的技术使用者:广西飓芯科技有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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