專利名稱：微腔半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種環(huán)型或碟型腔半導(dǎo)體激光器。
環(huán)型、碟型微腔半導(dǎo)體激光器可以用于光電子器件集成等，在光通信、光計算等領(lǐng)域具有非常重要的實際應(yīng)用價值。這是因為采用環(huán)型、碟型結(jié)構(gòu)激光器不需要解理面，因此滿足平面器件工藝要求，能夠方便地實現(xiàn)與其它光電子器件集成、對接，形成大規(guī)模集成光路。微腔器件的另一個重要特點是器件體積小、增益腔小，使腔中可能存在的模式數(shù)減少，從而能大大降低激射閥值，降低整個器件的功耗水平。目前關(guān)于環(huán)型器件已有報道，但其體積均較大，而且在結(jié)構(gòu)上只是增益導(dǎo)引限制形式。
本實用新型的目的是提供一種采用Y型分束器使激光定向輸出，具有環(huán)型或碟型結(jié)構(gòu)的微腔半導(dǎo)體激光器。
本實用新型的激射部分是一個直徑為幾個微米的環(huán)或碟，激光振蕩是沿環(huán)或碟的周長方向以耳語回廊模式存在，在電泵浦作用下，在微腔環(huán)或碟內(nèi)產(chǎn)生激光，在Y型分束器處，一部分激光能量沿直波導(dǎo)部分輸出，該部分并且充當(dāng)光放大器的作用，對由微環(huán)或碟部分耦合出的激光進(jìn)行放大。整個激光器的工藝采用光刻、刻蝕方法。激光沿平行襯底方向輸出，能與集成器件的平面工藝相匹配，滿足大規(guī)模集成的要求。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為金屬合金電極，2上電極歐姆接觸層，3P型波導(dǎo)層，4量子阱有源層，5n型波導(dǎo)層，6n+襯底，7下電板。
圖2為本實用新型的立體結(jié)構(gòu)圖。圖中8為Y型分束器。
本實用新型的量子阱有源層4上面為P型波導(dǎo)層3，下面為n型波導(dǎo)層5。在P型波導(dǎo)層3和金屬合金電極1之間是上電極歐姆接觸層2，上電極歐姆接觸2是高摻雜的。n型波導(dǎo)層5的上部同量子阱有源層4，P型波導(dǎo)層3，上電極歐姆接觸層2，金屬合金電極1形成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)或圓碟形結(jié)構(gòu)。在圓環(huán)形或圓碟形結(jié)構(gòu)上引出Y型分束器8，微腔的形狀象數(shù)字“9”。在n型波導(dǎo)層5的下面是n+襯底，其上制有下電極7。
由金屬合金電極1引線和注入電流，上電極歐姆接觸層的高摻雜能與蒸鍍金屬合金電極1之間形成良好的歐姆接觸。由金屬合金電極1注入的電流在量子阱有源層4內(nèi)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生光子。光子在垂直方向上由P型波導(dǎo)層3和n型波導(dǎo)層5在空間上對其進(jìn)行限制，使激光在波導(dǎo)內(nèi)傳輸，在水平方向上光子由環(huán)型半導(dǎo)體材料的高折射率和空氣的低折射率在界面上形成的全反射引導(dǎo)引進(jìn)限制。激光由Y型分束器8放大引出，可以同其它器件連接或集成。
本實用新型利用微腔對光場模式分布的調(diào)制，充分降低電流閥值，激光Y型分束器由一個端口水平方向輸出，便于平面大規(guī)模集成。Y型分束器直波導(dǎo)一段，也充當(dāng)光放大器的作用。本實用新型將環(huán)型、碟型結(jié)構(gòu)不需解理，易于集成的優(yōu)點和微腔效應(yīng)的優(yōu)勢相結(jié)合，可以滿足大規(guī)模集成光路的需要。
本實用新型的制作過程如下在n+-GaAs襯底上用MOCVD方法外延生長激光器結(jié)構(gòu)材料，分別為n+-GaAs緩沖層、n-Al0．35Ga0.65As波導(dǎo)層，有源區(qū)包括In0.25Ga0.75As/GaAs量子阱，P-Al0.35Ga0.65As波導(dǎo)層，P+-GaAs歐姆接觸層，完成材料生長。外延片清潔處理后在高真空鍍膜機(jī)中分別在外延片上、下兩表面上蒸鍍金屬合金膜，并在氫、氮氣氫保護(hù)下進(jìn)行合金化處理，形成適合激光器要求的歐姆接觸，通過光刻將設(shè)計的微環(huán)型激光器圖形轉(zhuǎn)移到外延片表面上，并利用刻蝕方法，向下刻蝕深入到n-Al0.35Ga0.65As波導(dǎo)層內(nèi)，去膠，完成器件工藝過程，在環(huán)型波導(dǎo)表面上用金絲球焊方法接上引線，就可以進(jìn)行器件特性測量工作。
權(quán)利要求1.一種微腔半導(dǎo)體激光器是由金屬合金電板(1)，上電極歐姆接觸層(2)，P型波導(dǎo)層(3)，量子阱有源層(4)，n型波導(dǎo)層(5)，n+襯底(6)和下電極(7)等組成，其特征是量子阱有源層(4)的上下兩面分別是P型波導(dǎo)層(3)和n型波導(dǎo)層(5)，n型波導(dǎo)層(5)的上部同量子阱有源層(4)，P型波導(dǎo)層(3)，上電極歐姆接觸層(2)和金屬合金電極(1)形成圓環(huán)形或圓碟形結(jié)構(gòu)；在圓環(huán)形或圓碟型結(jié)構(gòu)上引出Y型分束器(8)。
專利摘要本實用新型屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種環(huán)型結(jié)構(gòu)的微腔半導(dǎo)體激光器。在量子阱有源區(qū)的上面為P型波導(dǎo)層下面為n型波導(dǎo)層。在P型波導(dǎo)層和金屬合金電極之間是上電極歐姆接觸層,上電極歐姆接觸是高摻雜的。n型波導(dǎo)層的上部同量子阱有源層,P型波導(dǎo)層,上電極歐姆接觸層,金屬合金電極形成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)或圓碟形結(jié)構(gòu)。在圓環(huán)形或圓碟形結(jié)構(gòu)上引出Y型分束器,微腔的形狀象數(shù)字“9”。由于環(huán)型微腔對光場模式分布的調(diào)制,充分降低電流閥值。激光由Y型分束器由一個端口水平輸出,便于大規(guī)模集成。
文檔編號H01S5/00GK2422761SQ9925315
公開日2001年3月7日 申請日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者寧永強(qiáng), 劉云, 劉星元, 王立軍, 武勝利, 吳東江, 趙家民, 潘玉寨, 索輝, 曹昌盛 申請人:中國科學(xué)院長春物理研究所