专利名称：激光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光二极管，更详而言之，涉及一种自聚焦激光二极管。
背景技术：
目前因光电半导体技术的发展，各式高功率激光二极管已大多开 发，其激光技术依激发光的介质可分为气体、液态及固态激光等，而 激光二极管则可分为侧射型激光二极管以及面射型激光二极管。以面射型激光二极管为例，利用形成于激光二极管的上布拉格反 射镜层上的开口窗周围金属作为电流输入的电极，藉以令电流流经激 光二极管的发光层转换为光，并经由该上布拉格反射镜层反复反射形 成激光，最后通过该开口窗发射出，由于上述的电流须经由该开口窗 周围金属以及该发光层流入，将会导致电流分布不均匀的问题，且由 于该激光大多集中于该开口窗的边缘射出，令该激光的发光状态分布 及输出能量不稳定。为解决上述的问题，中国台湾专利第212255号揭示一种具有透明 电极的垂直空腔表面发射激光，以及中国台湾专利第1258198号揭示 一种具有透镜形式的透明电极应用面射型激光的方法，皆揭示于上布 拉格反射镜层上或上布拉格反射镜层上的开口窗布设具有微透镜形式 的透明电极层，通过该透明电极层穿透及导电的特性，令由该开口窗 周围金属流入的电流均匀灌注于发光层，以解决发光状态分布及输出 能量不稳定等问题。但由于面射型激光二极管的发光状态将会随着横 向尺寸增加，以产生光多模态进而限制面射型激光于光纤中传输的速 度，因此，现有技术中大多会通过选择性氧化的方法以减少面射型激 光发光区域的横向尺寸，然而，为减少面射型激光发光区域的横向尺 寸将会造成元件阻抗增加，进而增加激光的起振电流及降低输出功率 等。然而，如何提出一种不需通过微透镜聚焦的激光二极管，以克服 背景技术的种种缺陷，实已成为目前亟待克服的难题。发明内容鉴于上述现有技术的种种缺点，本发明的主要目的是提供一种可 自縮聚光径尺寸的激光二极管。本发明的再一目的是提供一种可达到光斑微小化、照光区域单位 面积能量高目的的激光二极管。为达到上述及其它目的，本发明揭露一种可提高激光对准精确度 的激光二极管，其具有活性层及自聚焦层，且该活性层具有窗口部， 而该自聚焦层布设于该窗口部上，通过该活性层将电流以激发光方式 产生激光光线，且当激光光线导出该激光二极管的活性层时，可通过 该自聚焦层将该激光光线聚縮形成细微光束的激光。该活性层是由P极掺杂层、发光层及n极掺杂层依序堆叠形成侧 射型激光二极管或面射型激光二极管，且该p极掺杂层及该n极掺杂 层分别设有P极金属电极及n极金属电极，其中，该侧射型激光二极 管的窗口部设置于该p极掺杂层、该n极掺杂层及该发光层的一侧边， 而该面射型激光二极管的窗口部则设置于该n极金属电极的开口上。该自聚焦层通过透明化合物包覆自聚焦材料所组成，用以当激光 光线导出该激光二极管的活性层时，可通过该自聚焦层的高度非线性 光学性质(自聚焦效应)，使该激光光线通过该自聚焦层后会自縮聚光 径尺寸，进而聚縮形成细微光束的激光，达到光斑微小化、照光区域 单位面积能量高的目的，使其具有激光对准精确度提升、可应用于细 微加工、光束能量不易消散等优点。
图1A至图1B为本发明的激光二极管的自聚焦层结构示意图； 图2A为本发明的激光二极管的第一实施例结构示意图；以及 图2B为本发明的激光二极管的第二实施例结构示意图。 元件符号说明10 自聚焦层11自聚焦材料12透明化合物13增益介质层14反射镜层20活性层21窗口部22p极掺杂层221P极金属电极23n极掺杂层231n极金属电极24发光层具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人 员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。 本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的 各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各 种修饰与变更。请参阅图1A，为本发明的激光二极管的自聚焦层结构示意图，如 图所示，本发明的自聚焦层10应用于激光二极管中，其中，该激光二 极管具有活性层，且该活性层具有窗口部，而该自聚焦层10布设于该 窗口部上，该自聚焦层10通过透明化合物12包覆自聚焦材料11所组 成，用以当激光光线导出该激光二极管的活性层时，可通过该自聚焦 层IO的高度非线性光学性质(自聚焦效应)，使该激光光线通过该自聚 焦层10后会自縮聚光径尺寸，进而聚縮形成细微光束的激光，达到光 斑微小化、照光区域单位面积能量高的目的，使其具有激光对准精确 度提升、可应用于细微加工、光束能量不易消散等优点。其中，该自 聚焦材料11可为五族半金属纳米薄膜或克尔(Kerr)材料，该透明化合 物12的材料可为磷化镓(GaP)、氧化铝(A1203)、碳化硅(SiC)、氮化 硅(SixNy)、氧化硅(SiOx)、砷化镓(GaAs)或氮化镓(GaN)。复请参阅图1B，该自聚焦层IO可依据不同需求增减材料，若需变换激光输出的频率，即该自聚焦层10复可包括增益介质层13以及反 射镜层14，其中，该增益介质层13的材料可为掺钕钇石榴石(Nd:YAG)、 掺铒钒铌酸钇(Nd:YV0)、钛蓝宝石(Ti :Sapphire)或铬蓝宝石 (Cr:Sapphire)等，该反射镜层14的材料选自二氧化硅(Si02)、氧化 铝(A1203)、氧化镁(MgO)、氟化镁(MgF2)、氟化钙(CaF2)、 二氧化钛 (Ti02)、硅(Si)或磷化铟(InP)等。请参阅图2A，为本发明的激光二极管的第一实施例结构示意图， 如图所示，本发明的激光二极管包括自聚焦层10及活性层20，该活性 层20用以将电流以激发光方式产生激光光线，且该活性层20具有窗 口部21，而该自聚焦层10布设于该活性层20的窗口部21上，通过该 自聚焦层10将该活性层20所产生的激光光线縮聚形成细微光束的激 光。该活性层20是由p极掺杂层22、发光层24及n极掺杂层23依序 堆叠形成侧射型激光二极管，且该P极掺杂层22及该n极掺杂层23 分别设有P极金属电极221及n极金属电极231，而该窗口部21设置 于该P极掺杂层22、该n极掺杂层23及该发光层24的一侧边。而布设于该窗口部21上的自聚焦层10是由透明化合物包覆自聚 焦材料所组成，用以当激光光线导出该激光二极管的活性层时，可通 过该自聚焦层10将该激光光线聚縮形成细微光束的激光，且该自聚焦 层10可依据不同需求增减材料，若需变换激光输出的频率，即该自聚 焦层10复可包括增益介质层以及反射镜层。其中，该自聚焦材料可为 五族半金属纳米薄膜或克尔材料，该透明化合物的材料可为磷化镓、 氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化硅、砷化镓或氮化镓；该增益介质层 的材料可为掺钕钇石榴石、掺铒钒铌酸钇、钛蓝宝石或铬蓝宝石等； 该反射镜层的材料可为二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氟化镁、氟化钙、 二氧化钛、硅或磷化铟等。请参阅图2B，为本发明的激光二极管的第二实施例结构示意图， 如图所示本实施例的激光二极管与第一实施例大致相同，但是其主 要差异在于该活性层20是由p极掺杂层22、发光层24及n极掺杂层 23依序堆叠形成面射型激光二极管，且该p极掺杂层22及该n极掺杂 层23分别设有p极金属电极221及n极金属电极231，该n极金属电极231具有一开口，而该窗口部21则设置于该n极金属电极231的开 口上，该自聚焦层10布设于该窗口部21上，令激光光线导出该激光 二极管的活性层时，可通过该自聚焦层10将该激光光线聚縮形成细微 光束的激光，达到光斑徼小化、照光区域单位面积能量髙的目的。本发明的激光二极管包括自聚焦层及活性层，且该活性层具有窗 口部，而该自聚焦层布设于该窗口部上，利用该活性层以将电流以激 发光方式产生激光光线，从而该激光光线导出该活性层时，通过该自 聚焦层的自聚焦效应，使该激光光线通过该自聚焦层后自縮聚光径尺 寸，进而形成细微光束的激光，达到光斑微小化、照光区域单位面积 能量高的目的，使其具有激光对准精确度提升、可应用于细微加工、 光束能量不易消散等优点。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制 本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下， 对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应以 本发明权利要求书的范围为依据。
权利要求
1. 一种激光二极管，其至少包括活性层，其用以将电流以激发光方式产生激光光线，且该活性层具有窗口部；以及自聚焦层，其布设于该活性层的窗口部上，藉以将该活性层所产生的激光光线缩聚形成细微光束的激光。
2. 根据权利要求1所述的激光二极管，其中，该活性层至少由p 极掺杂层、发光层及n极掺杂层依序堆叠形成侧射型激光二极管，且 该P极掺杂层及该n极掺杂层分别设有p极金属电极及n极金属电极。
3. 根据权利要求2所述的激光二极管，其中，该窗口部设置于该p 极掺杂层、该n极掺杂层及该发光层的一侧边。
4. 根据权利要求1所述的激光二极管，其中，该活性层至少由p 极掺杂层、发光层及n极掺杂层依序堆叠形成面射型激光二极管，且 该P极掺杂层及该n极掺杂层分别设有p极金属电极及n极金属电极。
5. 根据权利要求4所述的激光二极管，其中，该n极金属电极具 有开口，且该窗口部设置于该n极金属电极的开口上。
6. 根据权利要求1所述的激光二极管，其中，该自聚焦层包括透 明化合物及自聚焦材料，并通过该透明化合物包覆该自聚焦材料。
7. 根据权利要求6所述的激光二极管，其中，该透明化合物的材 料选自磷化镓、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化硅、砷化镓及氮化镓 的其中一者。
8. 根据权利要求6所述的激光二极管，其中，该自聚焦材料选自 五族半金属纳米薄膜及克尔材料的其中一者。
9. 根据权利要求6所述的激光二极管，其中，该自聚焦层复包括 增益介质层。
10. 根据权利要求9所述的激光二极管，其中，该增益介质层的材 料选自掺钕钇石榴石、掺铒钒铌酸钇、钛蓝宝石及铬蓝宝石的其中一 者。
11. 根据权利要求6所述的激光二极管，其中，该自聚焦层复包括 反射镜层。
12.根据权利要求11所述的激光二极管，其中，该反射镜层的材 料选自二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氟化镁、氟化钙、二氧化钛、硅及磷化铟的其中至少一者。
全文摘要
本发明公开了一种激光二极管，主要包括自聚焦层及活性层，且该活性层具有窗口部，而该自聚焦层布设于该窗口部上，利用该活性层以将电流以激发光方式产生激光光线，从而该激光光线导出该活性层时，通过该自聚焦层的自聚焦效应，使该激光光线通过该自聚焦层后自缩聚光径尺寸，进而形成细微光束的激光，达到光斑微小化、照光区域单位面积能量高的目的，使其具有激光对准精确度提升、可应用于细微加工、光束能量不易消散等优点。
文档编号H01S5/02GK101257190SQ20071007877
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月26日 优先权日2007年2月26日
发明者李崇华 申请人:和椿科技股份有限公司