专利名称：具有隔离区的主振光放大器的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体光电子技术领域中的大功率、近衍射极限半导体激光光源技术领域。
技术背景主振光放大器通过放大主振半导体激光器的光输出，获得大功率光束输出，并且保证光 束质量维持主振半导体激光器的高光束质量基本不变，是一种重要的高功率、近衍射极限半 导体激光光源。在己知技术中与本发明有关的技术方案有一是直腔脊形波导主振半导体激光器与锥形光放大器单片直接集成的主振光放大器，这 是一种普通、常规的器件，该类主振光放大器由主振半导体激光器与锥形光放大器形成一个 共腔，结构简单。二是分布反馈或分布布拉格反馈主振半导体激光器与锥形光放大器单片集成的主振光放大器，1992年10月8日出版的ELECTRONICS LETTERS第28巻第21期第2011~2013页 对此做了介绍，在该类主振光放大器中，在主振半导体激光器与锥形光放大器之间引入精细 的光栅，三者集成构成主振光放大器，具有光束模式质量好、有效输出功率高的特点。 发明内容上述己知技术各存在一些不足，在已知技术一中，主振半导体激光器需要与锥形光放大 器共腔工作，致使锥形光放大器区域的后向传播功率增加，降低了主振光放大器整体的电光 转换效率；同时，由于主振半导体激光器对锥形光放大器的影响，降低了锥形光放大器输出 的光束质量，使主振光放大器的有效输出功率减少。虽然己知技术二克服了已知技术一的缺 点，但是，因光栅的引入导致其结构复杂，并且，它的制作需要通过复杂的光栅刻制工艺及 材料的二次外延生长工艺方能完成，制作成本高、成品率低、重复性差。为了获得一种兼具 所述已知技术优点的主振光放大器，如结构简单、光束模式质量好且有效输出功率高，克服 所述己知技术的缺点，制作容易并且成品率高、重复性好、制作成本低，我们发明了本发明 之具有隔离区的主振光放大器。本发明是这样实现的，见附图所示，它由直腔脊形波导主振半导体激光器与锥形光放大 器5单片集成而成，两个深刻蚀区1在脊形条4光输出端贯通，贯通处在脊形条4的光输出 端与锥形光放大器5的光输入端之间的部分为隔离区7，长度为5 10微米。上述技术方案综合了已知技术的优点，同时克服了已知技术的缺点。本发明之主振光放
大器中的隔离区7与己知技术二中的光栅相比结构简单，在采用常规的刻蚀工艺刻蚀深刻蚀 区1的同时一并刻蚀出隔离区7，因此，本发明与己知技术二相比还具有成品率高、重复性 好、制作成本低的优点。本发明仍具有单片集成的结构，由于引入的隔离区7具有波导隔离 功能，形成了直腔脊形波导主振半导体激光器4的相对独立工作，直腔脊形波导主振半导体 激光器4与锥形光放大器5由隔离区7耦合波导连接，输出端面6镀制增透膜，抑制了锥形 光放大器5的激射，实现了直腔脊形波导主振半导体激光器的独立工作，避免了共腔工作产 生的负面效果，能够实现与巳知技术二同样质量的光束输出。
附图是本发明之具有隔离区的主振光放大器结构示意图。
具体实施方式
见附图所示，本发明之具有隔离区的主振光放大器由深刻蚀区1、浅刻蚀区2、高反射端 面3、脊形条4、锥形光放大器5、输出端面6及隔离区7组成，其中高反射端面3、脊形条 4、隔离区7构成直腔脊形波导主振半导体激光器，它与锥形光放大器5单片集成。两个深刻 蚀区1在脊形条4光输出端贯通，贯通处在脊形条4的光输出端与锥形光放大器5的光输入 端之间的部分为隔离区7，长度为5 10微米。深刻蚀区l、浅刻蚀区2均为非电流注入区； 深刻蚀区1的刻蚀深度为0. 8 1. 2微米，浅刻蚀区2的刻蚀深度为0. 1 0. 2微米。其工作 方式如下高反射端面3、深刻蚀区1使脊形条4独立激射，作为主振光源产生基模的主振 激光振荡，通过隔离区7耦合进入锥形光放大器5，在一定的增益条件下进入光放大区的基 模激光得到非畸变功率放大，最后在输出腔面6得到高功率、高光束质量的基模激光输出。为了有助于理解本发明之具有隔离区的主振光放大器，下面再结合制作过程说明，材料 选用一片激光波长为850nm的GaAs/AlGaAs激光器外延片。脊形条4的宽度设计为3微米。 深刻蚀区1采用1H2S04:8H202:8H20溶液或CCl4+Ar反应离子刻蚀工艺刻蚀1.2微米深度， 同时刻蚀出隔离区7，长度为10微米。浅刻蚀区2采用1H2S04:8H202:8H20溶液刻蚀0.2微 米深度。然后采用射频溅射的lift-off工艺在深刻蚀区1和浅刻蚀区2沉积200nrn厚度的Si02 薄膜。采用直流溅射方法在图形表面沉积10nmTi/20nmPt/100raiAu作为P型面的欧姆接触电 极，机械减薄衬底面至100±10微米，在N型面直流溅射100nmAuGe/20nmNi/100nmAu，然 后在420。C、氢气保护条件下合金3分钟完成器件的欧姆接触工艺。解理芯片，使得脊形条4 的长度为600微米、锥形光放大器5的长度为4毫米。然后采用电子束蒸发工艺在高反射端 面3镀制十对Ti02/Si02，实现该端面的高反射特性，反射率大于90%。在氧气气氛条件下在 输出端面6反应镀制SiOx增透膜，反射率小于等于1%。至此完成主振光放大器的制作。
权利要求
1、一种具有隔离区的主振光放大器，由直腔脊形波导主振半导体激光器与锥形光放大器(5)单片集成而成，其特征在于，两个深刻蚀区(1)在脊形条(4)光输出端贯通，贯通处在脊形条(4)的光输出端与锥形光放大器(5)的光输入端之间的部分为隔离区(7)，长度为5～10微米。
2、 根据权利要求1所述的主振光放大器，其特征在于，深刻蚀区(1)、浅刻蚀区(2) 均为非电流注入区；深刻蚀区(1)的刻蚀深度为0.8 1.2微米，浅刻蚀区(2)的刻蚀深度 为0.1 0.2微米。
3、 根据权利要求1所述的主振光放大器，其特征在于，脊形条(4)的宽度为3微米,长 度为600微米。
全文摘要
具有隔离区的主振光放大器属于半导体光电子技术领域。该领域已知技术要么器件结构复杂、工艺难度大，要么器件的光束质量差、输出功率低。本发明在刻蚀深刻蚀区的同时刻蚀隔离区，结构简单，成品率高、重复性好、制作成本低，并且，提高了激光的有效输出功率，同时具有良好的光束模式质量。本发明可作为大功率、近衍射极限半导体激光光源。
文档编号G02B6/10GK101118364SQ20071015382
公开日2008年2月6日 申请日期2007年9月12日 优先权日2007年9月12日
发明者乔忠良, 鹏 卢, 轶 曲, 辉 李, 王玉霞, 薄报学, 欣 高 申请人:长春理工大学