專(zhuān)利名稱(chēng)：圓斑輸出低發(fā)散角邊發(fā)射光子晶體激光器及復(fù)合波導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種圓斑輸出低發(fā)散角邊發(fā)射光子晶體激光器及復(fù)合波導(dǎo)裝置。
背景技術(shù)：
隨著光通信，光互連技術(shù)以及各種光電子器件的發(fā)展，激光技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技發(fā)展所不可或缺的部分，激光器的應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了生活、醫(yī)藥、勘探、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。隨著應(yīng)用面的不斷拓寬，激光器的種類(lèi)也日漸繁多。但廉價(jià)、可靠是一類(lèi)激光器能夠得到普及的前提條件。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足工業(yè)和軍事需求，半導(dǎo)體激光器功率的提高和光束質(zhì)量的改善成為研究的熱點(diǎn)，為此人們嘗試了很多結(jié)構(gòu)，做了很多的努力。改善激光器性能的一個(gè)核心問(wèn)題就是，實(shí)現(xiàn)大光場(chǎng)的基模激射。早期研究人員提出了一系列的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，人們?cè)谄胀ㄈ龑硬▽?dǎo)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了諸如極薄的芯層結(jié)構(gòu)、大光腔結(jié)構(gòu)、模式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)、復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、泄露波導(dǎo)結(jié)構(gòu)等。這些設(shè)計(jì)的核心思想都是光場(chǎng)的拓展，它們?cè)谝欢ǔ潭壬辖档土思す馄鞯臋M向發(fā)散角，提高了其輸出功率。但這些結(jié)構(gòu)中光場(chǎng)擴(kuò)展有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)10°內(nèi)的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，而在垂直方向引入光子晶體結(jié)構(gòu)則可以實(shí)現(xiàn)這一目的。借助光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，形成對(duì)光子態(tài)的調(diào)控，波導(dǎo)中的光子態(tài)就可以由于耦合隧穿效應(yīng)產(chǎn)生模式擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)小于10°的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，同時(shí)基模作為缺陷模式主要是集中在有源區(qū)，保證其有效振蕩及模式增益。在眾多激光器中，脊形波導(dǎo)激光器由于其成本低，制作工藝簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。這種激光器不僅可以直接應(yīng)用，而且可以作為其他激光器如全固態(tài)激光器的泵浦光源，因此是目前應(yīng)用最為廣泛的一種半導(dǎo)體激光器。脊形波導(dǎo)激光器水平方向光場(chǎng)的限制是通過(guò)在半導(dǎo)體外延片上刻蝕出脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。激光器的輸出功率可以通過(guò)增加波導(dǎo)寬度來(lái)增加，但條寬過(guò)寬會(huì)導(dǎo)致多模激射，影響光束質(zhì)量。因此，需要合理的調(diào)整脊波導(dǎo)兩側(cè)的折射率差和脊條的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)單瓣輸出。為了增加模式的穩(wěn)定性可以在脊波導(dǎo)兩側(cè)增加模式擴(kuò)展區(qū)，一定程度上也可以實(shí)現(xiàn)降低水平方向遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了 一種水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)組合的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，兩者結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)激光器的低發(fā)散角和圓斑輸出。本發(fā)明提供了一種包括水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的復(fù)合波導(dǎo)裝置，所述垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)包括由不同光子晶體構(gòu)成的損耗調(diào)制層和模式擴(kuò)展層，模式擴(kuò)展層制作在所述損耗調(diào)制層上方，有源區(qū)勢(shì)壘區(qū)的折射率低于光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率；所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括脊波導(dǎo)和脊波導(dǎo)兩側(cè)的模式擴(kuò)展區(qū)；其中，所述復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于激光器器件，且所述垂直方向的光子晶體結(jié)構(gòu)用于限制垂直方向的光場(chǎng)，所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于限制水平方向的光場(chǎng)，使得激光器在水平和垂直方向同時(shí)實(shí)現(xiàn)小的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，進(jìn)而得到圓斑輸出。
本發(fā)明還提出了一種圓斑低發(fā)散角邊發(fā)射光子晶體激光器，其通過(guò)水平方向脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)的分別限制，實(shí)現(xiàn)大小相同的水平和垂直發(fā)散角，使得遠(yuǎn)場(chǎng)輸出為圓斑，其包括:襯底；垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其制作在襯底上，用于限制垂直方向上的光場(chǎng)，其包括由不同光子晶體構(gòu)成的損耗調(diào)制層和模式擴(kuò)展層，損耗調(diào)制層用于增大激光器垂直方向波導(dǎo)內(nèi)部基模與高階模式之間模式損耗的差異；模式擴(kuò)展層用于實(shí)現(xiàn)基模的模式擴(kuò)展；有源區(qū)，其制作在所述光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上方；P型區(qū)，其包括上限制層和蓋層，所述上限制層制作在有源區(qū)上方，用于限制光場(chǎng)方向上的泄漏，所述蓋層制作在所述上限制層上方，用于與金屬接觸形成上電極；水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)刻蝕上限制層和蓋層而形成，用于限制水平方向的光場(chǎng)。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:1、本發(fā)明提供的水平方向P型區(qū)的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向η型區(qū)的光子晶體結(jié)構(gòu)組合的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以對(duì)模式光場(chǎng)分布進(jìn)行調(diào)控，能夠使高階模與基模的光場(chǎng)區(qū)分開(kāi)來(lái)，使基模光場(chǎng)主要限制在有源區(qū)，而使高階模光場(chǎng)擴(kuò)展到光子晶體區(qū)域，結(jié)合損耗調(diào)制層對(duì)高階模式引入的損耗，可以實(shí)現(xiàn)基模的選擇。同時(shí)結(jié)合水平方向的脊波導(dǎo)調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)水平方向低發(fā)散角和圓斑輸出。2、本發(fā)明提供的水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)組合的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，能夠有效地將基模的光場(chǎng)局限在寬條注入?yún)^(qū)，不會(huì)額外增加基模的損耗，因而不會(huì)提聞激射閾值。3、本發(fā)明提供的水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在激光器的P型區(qū)，兩側(cè)的臺(tái)面可以增加模式的穩(wěn)定性，在工藝上與傳統(tǒng)的脊形波導(dǎo)激光器相同，因此具有成熟的工藝，制作上有較高的重復(fù)性。


圖1是本發(fā)明中基于由水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光器的機(jī)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中沿垂直方向折射率分布、基模的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)分布示意圖；圖3是本發(fā)明中沿平行方向有源區(qū)處的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)分布示意圖；圖4是本發(fā)明中激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)分布示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種由水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)組合而成的復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其用于激光器器件，且所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于限制水平方向的廣場(chǎng)，而所述垂直方向的非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于限制垂直方向的廣場(chǎng)，使得激光器在水平和垂直方向同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，進(jìn)而得到圓斑輸出。所述垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是由不同厚度和折射率的材料周期生長(zhǎng)構(gòu)成。激光器的有源區(qū)處于所述光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上方，即模式擴(kuò)展層位于所述激光器有源區(qū)的下方，有源區(qū)阱區(qū)或量子點(diǎn)區(qū)域的折射率大于光子晶體區(qū)域的折射率，所用的半導(dǎo)體材料為任意有源高介質(zhì)折射率材料，如II1-V族半導(dǎo)體量子阱或量子點(diǎn)材料，如GaN/AlGaN材料、GaAs/AlGaAs材料、或?yàn)镮nP/InGaAsP材料，I1-VI族半導(dǎo)體材料如ZnO材料等，其模式的波長(zhǎng)范圍可覆蓋近紫外到紅外波段。所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括脊波導(dǎo)和脊波導(dǎo)兩側(cè)的模式擴(kuò)展區(qū)，其制作在激光器的P型區(qū)，通過(guò)合理的調(diào)整脊波導(dǎo)兩側(cè)的折射率差和脊條的寬度來(lái)使得輸出光場(chǎng)的能量主要集中在中心區(qū)域，便于激光器與其他光學(xué)器件之間的耦合。當(dāng)載流子注入有源區(qū)時(shí)發(fā)光，其中脊波導(dǎo)與金屬形成歐姆接觸作為載流子注入?yún)^(qū)，脊波導(dǎo)兩側(cè)可以增加臺(tái)面，不與金屬接觸而作為光場(chǎng)調(diào)制區(qū)放置在脊波導(dǎo)的兩側(cè)。如圖1所示，本發(fā)明還公開(kāi)了一種包括上述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的激光器，其包括:襯底I，其為N型砷化鎵襯底；垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其包括η型光子晶體區(qū)域2，該η型光子晶體區(qū)域制作在砷化鎵襯底I上，在所述激光器的有源區(qū)3的下方。所述η型光子晶體區(qū)域2由損耗調(diào)制層6以及模式擴(kuò)展層7構(gòu)成，模式擴(kuò)展層7在損耗調(diào)制層6上方，兩者分別由兩種不同厚度和/或折射率的一維光子晶體或者由相同厚度和/或折射率但摻雜濃度不同的一維光子晶體組合構(gòu)成，兩者的周期數(shù)都可以選為5-10個(gè)。在這些層的調(diào)制下，激光器垂直波導(dǎo)內(nèi)的所有模式都實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展，這一點(diǎn)主要是通過(guò)層7來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于不同模式在垂直波導(dǎo)內(nèi)的分布的不同，所受到的模式損耗是不一樣的，高階模式受到的模式損耗更大一些，因此損耗調(diào)制層6的目的就是進(jìn)一步增大基模和高階模式之間模式損耗的差異，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證基模在有源區(qū)內(nèi)的光限制因子是最大的，因而可以實(shí)現(xiàn)大面積的基模振蕩，這樣即提高了激光器的最大輸出功率同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了垂直方向低發(fā)散角。有源區(qū)3，其包括量子阱或量子點(diǎn)及其兩側(cè)對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng)分布的不摻雜的窄波導(dǎo)，勢(shì)壘區(qū)的折射率低于光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率；P型區(qū)，其包括P型上限制層4和P型蓋層5，該上限制層制作在有源區(qū)上，用于限制光場(chǎng)水平方向的泄漏；該蓋層制作在上限制層上，用來(lái)與金屬接觸以形成上電極；水平方向上脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其包括脊波導(dǎo)8和外加在脊波導(dǎo)8兩側(cè)的模式擴(kuò)展區(qū)9、10。所述脊波導(dǎo)8作為電流限制區(qū)，制作在激光器的P型區(qū)，由濕法或干法刻蝕P型上限制層4和P型蓋層5得到，其制作所需的刻蝕深度要保證水平脊波導(dǎo)內(nèi)的一階及以上階數(shù)的模式能夠耦合到水平方向上的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的脊波導(dǎo)兩側(cè)，同時(shí)要保證引入到損耗最小，以保證激光器有較高的斜率效率。所述模式擴(kuò)展區(qū)9、10由刻蝕得到的臺(tái)面結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以設(shè)置在脊波導(dǎo)8的兩側(cè)形成對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，用于高階模式的擴(kuò)展，增大其損耗，提高基模的穩(wěn)定性。所述模式擴(kuò)展層7的材料的折射率要低于有源區(qū)阱區(qū)的折射率，以保證模式擴(kuò)展的同時(shí)，模式具有較強(qiáng)的增益；而有源區(qū)勢(shì)壘區(qū)的折射率可以低于光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率。有源區(qū)勢(shì)壘區(qū)折射率的降低減弱了有源區(qū)對(duì)光場(chǎng)的限制作用，減少了光子晶體所需要的外延光子晶體層數(shù)，使得激光器的厚度降低，同時(shí)降低了電阻，減弱了摻雜引起的光損耗。上限制層4的折射率低于η型光子晶體區(qū)域中光子晶體的折射率，形成非對(duì)稱(chēng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，用于降低光場(chǎng)在P型區(qū)的分布和P型區(qū)的厚度，從而可以降低P型區(qū)空穴對(duì)光場(chǎng)的吸收和P型區(qū)的電阻。所述激光器結(jié)構(gòu)由MOCVD或MBE等生長(zhǎng)得到。如圖2、3和4所示，垂直方向的基模的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)分布和沿平行方向有源區(qū)處的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)分布大小接近，從而保證遠(yuǎn)場(chǎng)的圓斑低發(fā)散角輸出；其中，圖2a示出了沿垂直方向折射率分布，圖2b示出了基模的近場(chǎng)分布，圖2c示出了基模的遠(yuǎn)場(chǎng)分布；圖3a、3b分別示出了沿平行方向有源區(qū)處的近場(chǎng)分布和遠(yuǎn)場(chǎng)分布；圖4示出了激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)輸出為一圓斑輸出。實(shí)施例本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)例中垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的損耗調(diào)制層6和模式擴(kuò)展層7選用的都是η型Ala AaAsAla2GaAs,厚度分別為0.1 μ m/0.9 μ m，層6與層7的摻雜濃度不同，層6進(jìn)行了重?fù)诫s。襯底為N型GaAs，有源區(qū)為3對(duì)連續(xù)生長(zhǎng)的InGaAs/GaAsP量子阱，GaAsP層的折射率低于A(yíng)la2GaAs的折射率，其增益峰在紅外波段1065nm附近。上限制層為P型Al。.3GaAs，厚度為I μ m，蓋層為P型GaAs。脊波導(dǎo)的覽度為4μπι，刻蝕深度到達(dá)第一對(duì)量子阱。作為模式擴(kuò)展區(qū)的兩側(cè)臺(tái)面與脊波導(dǎo)之間的距離可以根據(jù)光場(chǎng)的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得模式穩(wěn)定的同時(shí)，引入的光損耗最少。有源區(qū)勢(shì)壘的折射率低于光子晶體區(qū)域的折射率。上限制層折射率低于光子晶體區(qū)域的折射率，構(gòu)成非對(duì)稱(chēng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如圖2a所示。沿垂直方向光子晶體結(jié)構(gòu)的基模的近遠(yuǎn)場(chǎng)分布如圖2b、2c所示。在這種結(jié)構(gòu)中，模式經(jīng)過(guò)光子晶體的調(diào)節(jié)后會(huì)發(fā)生很大變化。對(duì)比基模以及與基模模式折射率最接近的三個(gè)模式光限制因子，可以發(fā)現(xiàn)基模的峰值位于有源層，而其他模式都偏出有源層，計(jì)算結(jié)果表明這四個(gè)模式的光限制因子分別為0.94%,0.15%,0.20%和0.23%，其中基模具有最高的光限制因子。因此，基模將在模式競(jìng)爭(zhēng)中優(yōu)先激射，這樣便能夠獲得垂直方向低發(fā)散角的光束。圖3a、3b給出了水平方向有源區(qū)處模式的近遠(yuǎn)場(chǎng)分布圖，從中可知模式的水平方向和垂直方向發(fā)散角可控制在7.5°以?xún)?nèi)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的復(fù)合波導(dǎo)裝置，所述垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)包括由不同光子晶體構(gòu)成的損耗調(diào)制層和模式擴(kuò)展層，模式擴(kuò)展層制作在所述損耗調(diào)制層上方；所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括脊波導(dǎo)和脊波導(dǎo)兩側(cè)的模式擴(kuò)展區(qū)；其中，所述復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于激光器器件，且所述垂直方向的光子晶體結(jié)構(gòu)用于限制垂直方向的光場(chǎng)，所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)用于限制水平方向的光場(chǎng)，使得激光器在水平和垂直方向同時(shí)實(shí)現(xiàn)小的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角，進(jìn)而得到圓斑輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述損耗調(diào)制層位于所述激光器的襯底上，而所述模式擴(kuò)展層位于所述激光器的有源區(qū)下方。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述損耗調(diào)制層和模式擴(kuò)展層分別由兩種不同厚度和/或折射率的光子晶體周期組合構(gòu)成，或者由兩種相同厚度和/或折射率的光子晶體但摻雜濃度不同的光子晶體周期組合構(gòu)成，所述模式擴(kuò)展層用于激光器垂直波導(dǎo)內(nèi)所有模式的擴(kuò)展，所述損耗調(diào)制層用于增大基模與高階模式之間模式損耗的差巳
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述脊波導(dǎo)為電流限制區(qū)，其制作在所述激光器的P型區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述P型區(qū)包括上限制層和蓋層，所述上限制層位于所述激光器的有源區(qū)上方，所述脊波導(dǎo)通過(guò)刻蝕所述上限制層和蓋層得至IJ，所述模式擴(kuò)展區(qū)為設(shè)置在脊波導(dǎo)兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)臺(tái)面結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述模式擴(kuò)展層的折射率低于所述有源區(qū)阱區(qū)的折射率；而有源區(qū)勢(shì)壘區(qū)的折射率低于光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述上限制層折射率低于光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的折射率。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合波導(dǎo)裝置，其特征在于，通過(guò)調(diào)整所述水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的折射率差和脊條的寬度，使得激光器的輸出光場(chǎng)的能量集中在中心區(qū)域。
9.一種圓斑低發(fā)散角邊發(fā)射光子晶體激光器，其通過(guò)水平方向脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)的分別限制，實(shí)現(xiàn)大小相同的水平和垂直發(fā)散角，使得遠(yuǎn)場(chǎng)輸出為圓斑，其包括: 襯底； 垂直方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其制作在襯底上，用于限制垂直方向上的光場(chǎng)，其包括由不同光子晶體構(gòu)成的損耗調(diào)制層和模式擴(kuò)展層，損耗調(diào)制層用于增大激光器垂直方向波導(dǎo)內(nèi)部基模與高階模式之間模式損耗的差異；模式擴(kuò)展層用于實(shí)現(xiàn)基模的模式擴(kuò)展； 有源區(qū)，其制作在所述光子晶體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上方； P型區(qū)，其包括上限制層和蓋層，所述上限制層制作在有源區(qū)上方，用于限制光場(chǎng)方向上的泄漏，所述蓋層制作在所述上限制層上方，用于與金屬接觸形成上電極； 水平方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)刻蝕上限制層和蓋層而形成，用于限制水平方向的光場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于改善邊發(fā)射激光器二維遠(yuǎn)場(chǎng)形貌的光子晶體復(fù)合波導(dǎo)裝置，該結(jié)構(gòu)由平行于異質(zhì)節(jié)方向的脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和垂直于異質(zhì)節(jié)方向非對(duì)稱(chēng)的光子晶體結(jié)構(gòu)組合構(gòu)成，兩者結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)激光器的低發(fā)散角和圓斑輸出。垂直方向結(jié)構(gòu)從下至上依次為n型襯底、n型光子晶體波導(dǎo)、有源層、p型限制層和p型蓋層，所述n型光子晶體波導(dǎo)由高、低折射率的材料交替生長(zhǎng)形成。基于光子晶體對(duì)光子態(tài)的調(diào)控作用，使得不同的模式場(chǎng)具有不同的光場(chǎng)分布，并且具有空間上的可區(qū)分性，使得低階模的模式增益最大，從而實(shí)現(xiàn)低階模的穩(wěn)定激射。
文檔編號(hào)H01S5/22GK103166108SQ20131008228
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者鄭婉華, 張建心, 劉磊, 渠紅偉, 張斯日古楞, 王海玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所