一種擴(kuò)展透明窗口半導(dǎo)體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擴(kuò)展透明窗口半導(dǎo)體激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]單模半導(dǎo)體激光器具有可直接高速調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，在高速光纖通信、信息存儲、空間通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。單模半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)高功率工作可以減少光纖通信中繼距離、增加信息存儲速度、改善空間通信質(zhì)量。但是，單模半導(dǎo)體激光器的輸出功率除了與激光器材料性能、腔長設(shè)計(jì)、封裝散熱有關(guān)外還受到窄條形波導(dǎo)有限光斑尺寸的限制，較小的器件發(fā)光腔面極易造成腔面損傷引起的器件失效。為此，采用透明窗口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)半導(dǎo)體激光器輸出端成為半導(dǎo)體激光器改善功率輸出特性的重要手段。通常，窄脊形條激光器的透明窗口仍然保持窄脊形結(jié)構(gòu)，雖然減少了端面光吸收，但由于窗口區(qū)的光斑尺寸基本與增益區(qū)一致，光斑尺寸較小使激光器輸出功率的改善受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見附圖所示，將半導(dǎo)體激光器增益區(qū)5設(shè)計(jì)為包含激光器外延層3的窄脊形條結(jié)構(gòu)，在激光器后端面7采用高階布拉格光柵6進(jìn)行模式反饋，激光器輸出端2采用去除歐姆接觸層并沉積絕緣膜的擴(kuò)展透明窗口 4，其側(cè)向無脊形刻蝕，激光器增益區(qū)5內(nèi)的單模激光傳播至擴(kuò)展透明窗口 4后實(shí)現(xiàn)激光模式尺寸擴(kuò)展。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)效果在于，采用高階布拉格光柵6進(jìn)行模式反饋以實(shí)現(xiàn)激光器單縱模工作，激光器增益區(qū)5采用窄脊形條設(shè)計(jì)保證激光器的基橫模振蕩，激光器輸出端2采用擴(kuò)展透明窗口 4使較小尺寸的腔內(nèi)基模在傳播至輸出端5處得到了明顯擴(kuò)展，使得激光器輸出腔面能夠滿足高功率條件下的可靠工作。
【附圖說明】
[0005]附圖為擴(kuò)展透明窗口半導(dǎo)體激光器示意圖，I為激光器襯底，2為激光器輸出端，3為激光器外延層，4為擴(kuò)展透明窗口，5為激光器增益區(qū)，6為高階布拉格光柵，7為激光器后端面。
【具體實(shí)施方式】
[0006]如附圖所示，半導(dǎo)體激光器增益區(qū)5設(shè)計(jì)為包含激光器外延層3的2?5微米寬、深
0.5?1.2微米、長2000?6000微米的脊形條結(jié)構(gòu)，脊形條采用干法刻蝕完成。激光器后端面7設(shè)計(jì)衍射效率達(dá)到90%以上的6?12級高階布拉格光柵6進(jìn)行模式反饋，高階布拉格光柵采用干法刻蝕完成。激光器輸出端2保留10?30微米長的平面波導(dǎo)區(qū)，刻蝕掉上面的歐姆接觸層并沉積100-300nm厚的絕緣膜。然后，完成常規(guī)的激光器的歐姆接觸電極工藝、芯片解理和輸出端2的腔面光學(xué)膜鍍制。
[0007]下面結(jié)合實(shí)例說明本發(fā)明。首先在1060nm波長GaAs基InGaAs應(yīng)變半導(dǎo)體激光外延片表面采用標(biāo)準(zhǔn)光刻與Si3N4掩膜工藝形成3微米寬、4000微米長的脊形條增益區(qū)5的刻蝕窗口，中間間隔1015微米包括1000微米長的10階布拉格光柵6區(qū)域和15微米長的激光器后端面7區(qū)域。然后采用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕0.8微米深，形成窄脊形條波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在刻蝕好的激光器增益區(qū)5的激光器后端面7的位置再采用標(biāo)準(zhǔn)光刻、Si3N4掩膜與反應(yīng)離子刻蝕工藝制備10階布拉格光柵:光柵周期1.59微米，填充因子90%，長度1000微米，深度0.75微米。然后，再采用標(biāo)準(zhǔn)光刻、Si3N4掩膜與反應(yīng)離子刻蝕工藝去除15微米長的擴(kuò)展透明窗口 4區(qū)域的GaAs歐姆接觸層。最后，整個(gè)外延片表面沉積10nm厚的Si3N4絕緣膜并采用標(biāo)準(zhǔn)光刻、反應(yīng)離子刻蝕工藝形成長2985微米、寬2.5微米的脊形條增益區(qū)5的電極窗口。然后，制備20nmTi/ 10nmPt/200nmAu上接觸電極、減薄襯底I面的厚度至100?110微米，制備50nmAuGe/20nmNi/l 50nmAu下接觸電極，合金。然后，沿?cái)U(kuò)展透明窗口 4與1階布拉格光柵6的分界處解理激光器芯片并在輸出端2采用電子束工藝鍍制150?160nm厚Al2O3光學(xué)膜，完成1060nm波長擴(kuò)展透明窗口激光器的制作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種擴(kuò)展透明窗口半導(dǎo)體激光器，其特征在于，激光器增益區(qū)(5)采用窄脊形條結(jié)構(gòu)，激光器后端面(7)的模式反饋采用高階布拉格光柵(6)，激光器輸出端(2)采用平面擴(kuò)展透明窗口(4)。
【專利摘要】一種擴(kuò)展透明窗口半導(dǎo)體激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。該領(lǐng)域已知技術(shù)難以有效滿足單模半導(dǎo)體激光器高功率工作的技術(shù)要求，半導(dǎo)體激光器輸出端(2)受到有限光斑尺寸的限制極易損傷。本發(fā)明采用高階布拉格光柵(6)作為激光器后腔面反饋結(jié)構(gòu)，采用窄條形脊形波導(dǎo)作為激光器增益區(qū)(5)，在激光器輸出端(2)采用平面擴(kuò)展透明窗口結(jié)構(gòu)(4)有效增加了輸出光斑尺寸，從而改善窄條形單模半導(dǎo)體激光器的功率輸出特性。該方法可應(yīng)用于各類半導(dǎo)體激光器的制造。
【IPC分類】H01S5/065, H01S5/22
【公開號】CN105633795
【申請?zhí)枴緾N201610184072
【發(fā)明人】薄報(bào)學(xué), 高欣, 喬忠良, 張晶, 李占國, 李輝, 李特, 曲軼
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月28日