量子级联激光器的制作方法

本发明涉及量子级联激光器。本申请要求2018年4月3日提交的申请号为no.2018-071695的日本专利的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术：

称为非专利文献1的thierryaellen、stephaneblaser、mattiasbeck、danielhofstetter和jeromefaist的“continuous-wavedistributed-feedbackquantum-cascadelaseronpeltiercooler(珀耳帖冷却器上的连续波分布反馈量子级联激光器)”，appliedphysicsletters，83(10)，第1929-1931页，2003年10月公开了量子级联激光器。

技术实现要素：

根据本实施例的一个方面的量子级联激光器包括：激光器结构，其包括第一端面、第二端面、半导体台面和支撑基底，该第一端面和该第二端面在第一轴的方向上排列，该半导体台面具有第一台面部分和第二台面部分，该支撑基底安装所述半导体台面；以及，设置在半导体台面上的第一电极。第一台面部分从第一端面延伸。第一台面部分和第二台面部分布置在第一端面和第二端面之间。第二台面部分具有端部。半导体台面在第一台面部分和第二台面部分之间的边界处具有第一台面宽度。第二台面部分在第二台面部分的端部处具有第二台面宽度。第二台面宽度小于第一台面宽度。第二台面部分在从边界到第二端面的方向上具有从第一台面宽度变化的宽度。半导体台面包括导电半导体区和核心层。导电半导体区和核心层从第一端面延伸超过边界。第二台面部分包括高比电阻区，该高比电阻区具有比导电半导体区的比电阻高的比电阻。

附图说明

通过参考附图进行的本发明优选实施例的以下详细描述，本发明的上述目的和其他目的、特征和优点变得更加明显。

图1是示出根据实施例的示例的量子级联激光器的示意图。

图2a是沿图1中所示的线iia-iia截取的示意性横截面图。

图2b是沿图1中所示的线iib-iib截取的示意性横截面图。

图2c是沿图1中所示的线iic-iic截取的示意性横截面图。

图2d是沿图1中所示的线iid-iid截取的示意性横截面图。

图3a是示出量子级联激光器dv和cv的横向近场模式的图。

图3b是示出量子级联激光器dv和cv的垂直近场模式的图。

图3c是示出量子级联激光器dv和cv的横向远场模式的图。

图3d是示出量子级联激光器dv和cv的垂直远场模式的图。

图4a是示出包括通过透镜彼此光学耦合的量子级联激光器和光波导结构的光学设备的示意图。

图4b是示出包括彼此光学耦合的量子级联激光器和光波导结构的光学设备的示意图。

图5a是示出根据实施例的示例的制造量子级联激光器的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图5b是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图5c是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图6a是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图6b是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性平面图。

图6c是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性平面图。

图7a是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性平面图。

图7b是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图7c是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图7d是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图7e是示出根据实施例的示例的方法中的主要步骤的示意性横截面图。

图8a是示出根据实施例的示例中的量子级联激光器的示意性横截面图。

图8b是沿图8a中所示的线viib-viib截取的横截面图。

图8c是沿图8a中所示的线viic-viic截取的横截面图。

图9a是示出根据实施例的另一示例中的量子级联激光器的示意性横截面图。

图9b是沿图9a中所示的线ixb-ixb截取的横截面图。

图9c是沿图9a中所示的线ixc-ixc截取的横截面图。

图10a是示出根据该实施例的又一示例的示例性量子级联激光器的示意性横截面图。

图10b是沿图10a中所示的线xb-xb截取的横截面图。

图10c是沿图10a中所示的线xc-xc截取的横截面图。

图11a是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图11b是沿图11a中所示的线xib-xib截取的横截面图。

图11c是沿图11a中所示的线xic-xic截取的横截面图。

图12a是示出根据该实施例的另一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图12b是沿图12a中所示的线xiib-xiib截取的横截面图。

图12c是沿图12a中所示的线xiic-xiic截取的横截面图。

图13a是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图13b是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图14a是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图14b是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

图15是示出根据该实施例的又一示例的量子级联激光器的示意性横截面图。

具体实施方式

发明人的发现揭示了在中红外波长(3至20微米)发射激光的量子级联激光器在发射水平方面具有大角度发散。所寻求的是提供允许辐射角在期望的角度范围内的一种中红外量子级联激光器。

此外，量子级联激光器在激光发射中需要大量的电力输入。特别地，这种电力被注入到量子级联激光器的波导中，导致大功耗提高了量子级联激光器的工作温度。使量子级联激光器的波导沿波导宽度变化可以允许控制其辐射角，从而使角发散减小到期望的角度范围。在波导的形状中的这种变化也可以改变量子级联激光器中的温度分布，这可以扩大温度分布中的两个极值之间的差异。

需要的是提供一种量子级联激光器，所述量子级联激光器具有使发射的光的强度的角度发散可调节并使其热容差高的结构。

将给出根据实施例的示例的描述。

根据实施例的示例的量子级联激光器包括：(a)激光器结构，其包括第一端面、第二端面、半导体台面和支撑基底，第一端面和第二端面在第一轴的方向上排列，半导体台面具有第一台面部分和第二台面部分，支撑基底安装半导体台面；以及(b)布置在半导体台面上的第一电极。第一台面部分从第一端面延伸。第一台面部分和第二台面部分布置在第一端面和第二端面之间。第二台面部分具有端部。半导体台面在第一台面部分和第二台面部分之间的边界处具有第一台面宽度。第二台面部分在第二台面部分的端部具有第二台面宽度。第二台面宽度小于第一台面宽度。第二台面部分在从边界到第二端面的方向上具有从第一台面宽度变化的宽度。半导体台面包括导电半导体区和核心层。导电半导体区和核心层从第一端面延伸超出边界。第二台面部分包括高比电阻区，并且高比电阻区具有比导电半导体区的比电阻高的比电阻。

量子级联激光器为半导体台面不仅提供第一台面部分，还提供第二台面部分，该第二台面部分在从第一台面部分和第二台面部分之间的边界到第二端面的方向上具有从第一台面宽度变化的宽度。第二台面部分以小辐射角提供给从第二端面发射的光。第二台面部分提供有高比电阻半导体区，其可以限制从第一电极供应到第二台面部分的电力量，从而防止在第二台面部分的窄端部部分中发生电流集中。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，高比电阻区到达第二端面。

量子级联激光器在第二端面处和周围提供有高比电阻半导体区，从而防止在第二台面部分的窄端部中发生电流集中。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，高比电阻区到达第二台面部分的顶面。

量子级联激光器允许高比电阻半导体区沿第二台面部分的顶面布置，从而为第二台面部分的最上部分提供高比电阻半导体区，这能够防止第一电极与变窄的第二台面部分的导电半导体接触。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，高比电阻区将第二台面部分中的核心层与第二端面分开。

量子级联激光器提供有高比电阻半导体区，其将变窄的第二台面部分中的核心区与第二端面分开，从而防止在变窄的第二台面部分中的核心区中发生电流集中。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，高比电阻区将第二台面部分中的导电半导体区从第二端面分开。

量子级联激光器提供有高比电阻半导体区，其将变窄的第二台面部分中的导电半导体区从第二端面分开，从而防止在变窄的第二台面部分中的导电半导体区中发生电流集中。

在根据示例的量子级联激光器中，高比电阻区从第二台面部分的顶部延伸到支撑基底。

量子级联激光器提供有高比电阻半导体区，其在从第二台面部分的顶部到支撑基底的方向上延伸，从而防止在第二端面附近发生电流集中。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，第一电极具有端部，该端部远离第二台面部分的端部，并且高比电阻区远离第二端面。

量子级联激光器将高比电阻半导体区与第二端面分开，以防止电流流入在第二端面附近的窄的台面部分。

根据实施例的示例的量子级联激光器进一步包括绝缘膜。第二台面部分包括顶面，并且顶面具有第一区和第二区。第一区和第二区在第一轴的方向上排列。第一区从第二区延伸到第二端面。高比电阻半导体区在与第一轴相交的第二轴的方向上从第二区延伸，并且绝缘膜布置在第一区上。

量子级联激光器在第二台面部分的第一区上提供有绝缘膜，从而防止在第二端面附近发生电流集中。

在根据实施例的示例的量子级联激光器中，第一电极远离第二端面。根据实施例的示例的量子级联激光器进一步包括布置在支撑基底上的第二电极，并且第二电极具有远离第二端面的端部。

量子级联激光器将第一电极或第二电极中的任一个或两个与第二端面分开，以防止在第二端面附近发生电流集中。

通过参考作为示例示出的附图考虑以下详细描述，能够容易地理解本发明的指导。参考附图，将给出根据本发明实施例的量子级联激光器、光学设备和用于制造量子级联激光器的方法的描述。为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示指定附图中共有的相同元件。

图1示意性地示出了根据实施例的示例性量子级联激光器。具体地，图1的部分(a)是示出根据该实施例的量子级联激光器的示意性平面图，以及图1的部分(b)至(k)是沿图1的部分(a)所示的线i-i截取的示意性横截面图，示出了被称为相应的参考符号11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、11i、11j和11k的各种发射端结构，根据本实施例的量子级联激光器可以具有这些参考符号中的每个。这些参考符号在以下参考图3的部分(b)至(k)的描述中使用。图2a是沿图1的部分(a)所示的线iia-iia截取的示意性横截面图。图2b和2c是沿图1的部分(b)中所示的线iib-iib和iic-iic截取的示意性横截面图。图2d是沿图1的部分(a)所示的线iid-iid截取的示意性横截面图。

量子级联激光器11(11b至11k)包括激光器结构23。激光器结构23包括支撑基底13、端面19和半导体台面21。端面19包括第一端面19a和第二端面19b。第一端面19a和第二端面19b布置在第一轴ax1的方向上。支撑基底13具有主面13a和背面13b，主面13a与背面13b相对。支撑基底13在其上安装半导体台面21。半导体台面21在主面13a上延伸。

量子级联激光器11(11b到11k)进一步包括第一电极15。第一电极15布置在激光结构23上，并且具体地，位于半导体台面21上。第一电极15沿半导体台面21延伸。

量子级联激光器11(11b到11k)进一步包括第二电极17。第二电极17布置在激光结构23上，并且具体地，位于激光结构23的支撑底座13上。第二电极17在支撑底座13的背面13b上延伸。

第一电极15和第二电极17在激光结构23上彼此分开。

半导体台面21包括第一台面部分21a和第二台面部分21b，并且第二台面部分21b具有端部21c。第一台面部分21a和第二台面部分21b布置在第一端面19a和第二端面19b之间。第一台面部分21a和第二台面部分21b布置在从第一端面19a和第二端面19b中的一个到另一的方向上，例如，在本示例中，在第一轴ax1的方向上。

半导体台面21在第一台面部分21a和第二台面部分21b之间的边界bdy处具有第一台面宽度w1wg，并且第二台面部分21b在端部21c处具有第二台面宽度w2wg。第二台面宽度w2wg小于第一台面宽度w1wg。第二台面部分21b具有从第一台面宽度w1wg到第二台面宽度w2wg的范围的台面宽度，并且在端部21c和边界bdy之间的一个位置处的台面宽度等于或大于在比该位置处更接近于端部21c的另一位置处的台面宽度。特别地，第二台面部分21b在从边界bdy到第二端面19b的方向上具有与第一台面宽度w1wg逐渐变化的台面宽度。第一台面部分21a具有在从边界bdy到第一端面19a的方向上延伸的条形，并且可以提供有基本上等于第一台面宽度w1wg的台面宽度。第一台面宽度w1wg在例如3至20微米的范围内，并且第二台面宽度w2wg在例如1至5微米的范围内。第二台面部分21b具有长度l2wg(定义为第二端面19b和边界bdy之间的距离)，其例如在100至1000微米的范围内。半导体台面21安装在支撑基底13上，支撑基底13可以具有在第一轴ax1的方向上沿半导体台面21延伸的脊部13c。脊部13c用作半导体台面21的基底，并且为半导体波导提供高于半导体台面21高度的高度。基底13c和第一台面部分21a的高度之和被称为高度h1wg，并且基底13c和第二台面部分21b的高度之和被称为高度h2wg。其中每个被称为波导高度的高度h1wg和h2wg在例如5至15微米的范围内。半导体台面21提供有一个侧面21e和另一侧面21f，它们用于将半导体台面21的台面宽度定义为侧面21e和21f之间的间隔。

半导体台面21包括核心层22a和导电半导体区22b，并且核心层22a从第一端面19a延伸到第二台面部分21a超过边界bdy。具体地，导电半导体区22b包括上导电半导体层22c和下导电半导体层22d。核心层22a布置在上导电半导体层22c和下导电半导体层22d之间。在第一台面部分21a和第二台面部分21b中，核心层22a和上导电半导体层22c和下导电半导体层22d在第一轴ax1的方向上延伸，并且下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c布置在与第一轴ax1相交的第二轴ax2的方向上。核心层22a从电极接收载流子以在约3至20微米的中红外波长范围内发射激光。

第二台面部分21b包括高比电阻半导体区25，其具有比导电半导体区22b、具体地上导电半导体层22c和下导电半导体层22d的比电阻高的比电阻。高比电阻半导体区25能够从半导体台面21的侧面21e延伸到穿过半导体台面21的另一侧面21f。

第一电极15布置在半导体台21上，并且可以沿第一台面部分21a和第二台面部分21b延伸。具体地，第一电极15与半导体台面21的顶面21d接触。第二电极17布置在激光器结构23的支撑基底13上，并且具体地，与背面13b接触。第一台面部分21a从第一端面19a延伸到第二台面部分21b。

半导体台面21可以为第二台面部分21b提供一个或多个台面部分，每个台面部分具有在从边界bdy到第二端面19b的方向上单调变化的台面宽度，并且具体地，第二台面部分21b具有对于第二端面19b从第一台面宽度w1wg到第二台面宽度w2wg单调减小的台面宽度。第二台面部分21b在远离第二端面19b第一距离定位的远的位置处提供有一个台面宽度，并且在远离第二端面19b第二距离定位的近的距离提供有另一台面宽度。近的位置比远的位置更靠近第二端面19b(第一距离大于第二距离)，并且所述一个台面宽度不小于所述另一台面宽度。在具有单调减小的台面宽度的半导体台面21中，在第一距离的远的位置处的台面宽度可以大于在第二距离的近的位置处的台面宽度(第一距离大于第二距离)。

在根据实施例的本示例中，第二台面部分21b具有在从边界bdy到端部21c的方向上逐渐减小的宽度，以形成如图1的部分(a)所示的锥形形状，并且第一台面部分21a具有均匀台面宽度的条形。

量子级联激光器11为半导体台面21提供第二台面部分21b，该台面部分21b具有在从边界bdy到第二端面19b的方向上从第一台面宽度w1wg单调变化的台面宽度。第二台面部分21b使得可以缩小从量子级联激光器11的第二端面19b发射的光的辐射角。第二台面部分21b提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25能够减小第一电极15提供给第二台面部分21b的电力量，从而防止在变窄的台面即第二台面部分21b中发生电流集中。

激光器结构23可以提供有嵌入半导体台面21的半导体嵌入区29。具体地，半导体嵌入区29嵌入第一台面部分21a和第二台面部分21b两者。半导体嵌入区29可以包括例如其中每个具有高比电阻的未掺杂半导体和半绝缘半导体中的至少一种。

量子级联激光器11(11b和11g)提供有高比电阻半导体区25，其将衍射光栅层22e与上导电半导体层22c的上包覆层22g的部分从第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b处或周围发生电流集中。

量子级联激光器11c提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25将核心层22a与第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b处或周围发生电流集中。

量子级联激光器11d提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25将上导电半导体层22c与第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b处或周围发生电流集中。

量子级联激光器11(11e)提供有高比电阻半导体区25，其将核心层22a和上导电半导体层22c与第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b处或周围发生电流集中。

量子级联激光器11(11f)提供有高比电阻半导体区25，其将核心层22a和导电半导体区22b与第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b处或周围发生电流集中。

参考图1的部分(b)至(g)，量子级联激光器11(11b至11g)提供有到达第二端面19b的高比电阻半导体区25。量子级联激光器11(11b至11g)具有高比电阻半导体区，从而防止在变窄的第二台面部分21b的端部21c处或周围发生电流集中。如果需要，高比电阻半导体区25可以在与第一轴ax1和第二轴ax2相交的第三轴ax3的方向上沿第二端面19b延伸。

参考图1的部分(d)至(f)和(h)至(k)，量子级联激光器11(11d至11f和11h至11k)提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25到达半导体台面21的顶面以形成第二台面部分21b的顶面。量子级联激光器11(11d至11f和11h至11k)允许第一电极15中不与在变窄的第二台面部分21b的导电半导体接触而与在第二台面部分21b中的高比电阻半导体区25的顶面接触。

参考图1的部分(b)、(c)和(g)，量子级联激光器11(11b、11c和11g)提供有高比电阻半导体区25，其远离第二台面部分21b的顶部布置。量子级联激光器11(11b、11c和11g)使得高比电阻半导体区25远离第二台面部分21b的顶面，允许载流子绕过高比电阻半导体区25，并且从而在远离第二端面19b的第二台面部分21b中流动。

参考图1的部分(c)、(e)、(f)、(h)和(k)，量子级联激光器11(11c、11e、11f、11h和11k)提供有高比电阻半导体区25，其响应于电流的注入，将第二台面部分21b中发光的核心层22a与第二端面19b。量子级联激光器11(11c、11e、11f、11h和11k)提供有高比电阻半导体区25，其将核心层22a与第二端面19b分开，从而防止在第二端面19b附近变窄的第二台面部分21b中发生电流集中。

参考图1的部分(f)，量子级联激光器11(11f)提供有高比电阻半导体区25，其从变窄的第二台面部分21b的顶部延伸到支撑基底13，以将导电半导体区22b和核心层22a两者与第二端面19b分开。量子级联激光器11(11f)为变窄的第二台面部分21b提供高比电阻半导体区25，这使得电流的流动远离第二端面19b，从而防止在第二端面19b附近变窄的第二台面部分21b的半导体区22b发生电流集中。

参考图1的部分(f)，量子级联激光器11(11f)允许高比电阻半导体区25从第二台面部分21b的顶面延伸到支撑基底13，使得高比电阻半导体区25防止在第二端面19b附近发生电流集中。

此外，参考图1的部分(f)，量子级联激光器11(11f)使导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)远离第二端面19b终止。具体地，布置高比电阻半导体区25以将第二台面部分21b中的核心层22a和导电半导体区22b与第二端面19b分开，使得量子级联激光器11(11f)允许高比电阻半导体区25用于防止在变窄的第二台面部分21b中发生电流集中。

参考图1的部分(g)、(h)和(i)，量子级联激光器11(11g、11h和11i)为第一电极15提供远离第二端面19b的端部15a。高比电阻半导体区25和第一电极15远离第二端面19b布置，从而防止在变窄的第二台面部分21b的端部21c处或周围发生电流集中。

参考图1的部分(b)至(f)、(j)和(k)，量子级联激光器11(11b至11f、11j和11k)为第一电极15提供远离第二端面19b的端部15a。高比电阻半导体区25和第一电极15远离第二端面19b布置，从而防止在变窄的第二台面部分21b的端部21c周围发生电流集中。

参考图1的部分(h)和(i)，量子级联激光器11(11h和11i)提供有高比电阻半导体区25，其远离第二端面19b布置并且在与主面13a交叉的轴线(例如，第二轴ax2)的方向上从第二台面部分21b的顶面向下延伸，使得高比电阻半导体区25构成位于第一台面部分21a和第二台面部分21b中，终止于第二台面部分21b的导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)的一部分或全部。此外，高比电阻半导体区25也构成在从第二端面19b到第一端面19a的方向上延伸终止于第二台面部分21b的导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)的一部分或全部。

量子级联激光器11(11h和11i)提供有高比电阻半导体区25，其防止在变窄的第二台面部分21b中的端部21c附近发生电流集中。

第一电极15可以提供有与第二端面19b分开的端部15a。高比电阻半导体区25和端部15a与第二端面19b的分开防止电流流入第二端面19b附近的变窄的台面部分。在根据实施例的本示例中，第一电极15的端部15a布置在高比电阻半导体区25上。

如图1的部分(j)和(k)所示，量子级联激光器11(11j和11k)进一步包括绝缘膜27，诸如硅基无机绝缘体。绝缘膜27从第二端面19b延伸并布置在第二台面部分21b上。绝缘膜27布置在量子级联激光器11(11j和11k)中的第二台面部分21b上以防止在第二端面19b附近发生电流集中。

如果必要，如图1的部分(b)至(f)所示，量子级联激光器11(11b至11f)可以提供有绝缘膜27。绝缘膜27布置在第二台面部分21b上。绝缘膜27从第二端面19b延伸以远离边界bdy终止，并覆盖第二台面部分21b的顶面。特别地，绝缘膜27置于第一电极15和激光器结构23之间，使得绝缘膜27能够防止第一电极15与激光器结构23接触，从而避免在变窄的第二台面部分21b的端部中的电流集中的发生。

如图1的(g)部分所示，量子级联激光器11(11g)提供有第一电极15和第二电极17，其中一个或两者可以远离第二端面19b布置。第一电极15和/或第二电极17远离第二端面19b的分开使得可以减小第二端面19b附近的电流密度。特别地，以下配置适用于量子级联激光器11(11b至11k)：第一电极15和第二电极17都远离第二端面19b；第一电极15远离第二端面19b，第二电极17到达第二端面19b；第一电极15到达第二端面19b，第二电极17远离第二端面19b。

示例性量子级联激光器11(11b至11g)

高比电阻半导体区25：半绝缘或未掺杂iii-v族化合物半导体，例如，inp、gainas、alinas、gainasp和algainas；

上导电半导体层22c：n型inp上包覆层22g，如果必要，其可包括衍射光栅层22e(例如，n型gainas)和接触层22f(例如，n型gainas)；

核心层22a：gainas/alinas或gainasp/alinas；

下导电半导体层22d：n型inp下包覆层22h；

支撑基底13：n型inp；

半导体嵌入区29：iii-v族化合物半导体例如半绝缘或未掺杂的inp、gainas、alinas、gainasp和algainas；

第一电极15和第二电极17：ti/au、ti/pt/au或ge/au；

n型掺杂剂：硅(si)、硫(s)、锡(sn)和硒(se)。

(示例)

一种量子级联激光器(称为“dv”)包括具有5微米的第一台面宽度w1wg和1微米的第二台面宽度w2wg的半导体台面。量子级联激光器dv具有6.8微米的台面高度。另一量子级联激光器(称为“cv”)包括具有5微米的单台面宽度的半导体台面。量子级联激光器cv具有6.8微米的台面高度。

量子级联激光器dv和cv的结构

半导体支撑基底：n型inp

上包覆层和下包覆层：n型inp

核心层：gainas/alinas超晶格层

衍射光栅层：n型gainas

接触层：n型gainas

半导体嵌入区：掺杂铁(fe)的inp

振荡波长为7.365微米。核心层具有2.7微米的厚度。

图3a和3b是各自示出量子级联激光器dv和cv(在7.365微米的波长处)的近场模式的图。图3c和3d是各自示出量子级联激光器dv和cv(在7.365微米的波长处)的远场模式的图。

量子级联激光器dv和cv表现出图3a和图3b中所示的近场模式(nfp)。在图3a中，纵坐标轴表示光的归一化相对强度，且横坐标轴表示横向方向的坐标(原点在半导体台面的中心轴上，且正轴去向右，负轴去向左)。在图3b中，纵坐标轴表示光的归一化相对强度，且横坐标轴表示纵向上的坐标(原点在外延区和支撑基底区之间的接口上，即在正面13a的水平上，并且正轴去向外延区，负轴去向支撑基底区)。

参考图3a，量子级联激光器dv和cv各自具有近似对称的近场模式(在靠近发射端面的位置处，在水平方向上截取的光强度轮廓)，其在近场模式的峰值的两侧具有斜率。量子级联激光器dv使其峰值比量子级联激光器cv的峰值尖，并且使其斜率比量子级联激光器cv的斜率宽。

参考图3b，量子级联激光器dv和cv各自具有非对称形状的近场模式(在靠近发射端面的位置处，在垂直方向上截取的光强度轮廓)，其在下部具有尾部，并且量子级联激光器dv使得近场模式的尾部比量子级联激光器cv的近场模式的尾部长。

量子级联激光器dv和cv表现出图3c和图3d中所示的远场模式(ffp)。在图3c中，纵坐标轴表示光的归一化相对强度，横坐标轴表示横向方向的角(原点在半导体台面的波导轴上)。在图3d中，纵坐标轴表示光的归一化相对强度，横坐标轴表示纵向的角(原点在波导轴上)。

参考图3c，量子级联激光器dv和cv各自具有远场模式(在远离发射端面的位置处，在水平方向上截取的光强度轮廓)，其在峰的两侧具有斜率，并且量子级联激光器dv使远场模式比量子级联激光器cv的远场模式窄。

参考图3d，量子级联激光器dv和cv各自具有远场模式(在远离发射端面的位置处，在垂直方向上截取的光强度轮廓)，其在峰的两侧具有斜率，并且量子级联激光器dv使远场模式比量子级联激光器cv的远场模式窄。

下面示出了各个远场模式中的半高全宽(fwhm)的示例性值。

量子级联激光器cv

水平辐射角：38度

垂直辐射角：49度

量子级联激光器dv

水平辐射角：22度

垂直辐射角：26度

这些值表明量子级联激光器dv使水平和垂直光束辐射角都小于量子级联激光器cv的水平和垂直光束辐射角。

图4a是示出在量子级联激光器cv和光波导结构fb之间的光学耦合的示意图。图4b是示出量子级联激光器dv和光波导结构fb之间的光学耦合的示意图。

量子级联激光器cv提供具有比量子级联激光器dv的轮廓的宽度大的轮廓的宽度的远场模式，但是量子级联激光器dv提供具有比量子级联激光器cv的轮廓的宽度大的轮廓的宽度的近场模式，这表明这些量值关系是逆序的。这种量值反转表示量子级联激光器dv能够提供具有较小辐射角的远场模式以便于量子级联激光器dv与光波导结构fb的直接耦合，如图4a所示，引发它们之间的所需光学耦合。如图4a所示，在远场模式中具有较大辐射角的量子级联激光器cv使用耦合到光波导结构fb的两个透镜(lz1和lz2)以在它们之间获得所需的光学耦合。

量子级联激光器11(11b至11k)能够光学耦合到在中红外和红外波长中没有透镜(其由诸如znse、zns和ge的昂贵材料制成)的外部光学部件，诸如光波导。

如图1的部分(a)所示，量子级联激光器11(11b至11k)提供有激光器结构23。激光器结构23包括半导体台面21、支撑基底13和高比电阻半导体区25。第二台面部分21b具有比基本上恒定的台面宽度的第一台面部分21a的台面宽度小的台面宽度。具体地，第一台面部分21a提供有(在下导电半导体层22d中的)n型下包覆层22h、(在发光层中的)核心层22a，和(在上导电半导体层22c中的)衍射光栅层22e、n型上包覆层22g和(在上导电半导体层22c中的)n型接触层22f。除了这些半导体层之外，第二台面部分21b具体地提供有高比电阻半导体区25。第二台面部分21b在台面宽度和高比电阻半导体区25的存在或不存在这两者中与第一台面部分21a不同。在本示例中，量子级联激光器11(11b至11k)具有光学腔，其包括第一端面19a和第二端面19b并且从第二端面19b发射激光。下包覆层22h和上包覆层22g具有相同的导电类型(例如，n型)。第一电极15和第二电极17中的一个例如第一电极15用作阳极，且另一电极，例如第二电极17，用作阴极。这些电极在为例如约10至15伏的范围内接收跨其施加到量子级联激光器11(11b至11k)的电压。

将给出量子级联激光器11(11b至11k)中的半导体的描述。

支撑基底13具有良好的导电性，并且可以包括例如n型inp晶片。n型inp晶片允许量子级联激光器11(11b至11k)使用电子作为电流的载流子。中红外发射量子级联激光器能够由具有与inp的晶格常数接近或相同的晶格常数的半导体层制成。inp晶片的使用促进了(具有3至20微米的发射波长的)中红外量子级联激光器的半导体层的晶体生长。

导电半导体区22b中的上包覆层22g和下包覆层22h中的每个可以包括n型inp。inp是二元晶体，其在inp晶片上能实现良好的晶体生长。此外，inp在可用于中红外量子级联激光器的iii-v族化合物半导体材料中具有最高的导热率。inp的包覆层能够为量子级联激光器提供允许良好的温度特性的高散热性能。

如果必要，量子级联激光器可以提供有下导电半导体层22d，具体地，下包覆层22h。inp的支撑基底对中红外光是透明的，并且能够用作下包覆层区。由半导体制成的支撑基底用作包覆层。

核心层22a提供有单元结构的堆叠，每个单元结构具有例如数十个循环中的有源层和注入层。具体地，单元结构的布置包含交替排列形成超晶格的多个有源层和多个注入层，每个注入层包括用于量子阱层的具有几纳米厚度的一个或多个薄膜和用于势垒层的具有几纳米厚度的一个或多个薄膜。每个势垒层具有比每个量子阱层的带隙高的带隙。量子级联激光器使用单极载流子例如在导带中的子带之间转变以产生光的电子。有源层能够实现从子带的上层到下层的电子的光学转变。低电位侧的有源层经由核心层22a之间的注入层连接到高电位侧的有源层。相邻有源层之间的注入层允许电子流从高电位有源层流到低电位有源层。例如，gainas和gainasp的量子阱层和alinas的势垒层能够实现中红外发射。

高比电阻半导体区25包括未掺杂半导体或半绝缘半导体。这些未掺杂半导体和半绝缘半导体各自对作为载流子的电子具有高的比电阻。为了获得半绝缘的性质，主体半导体掺杂有过渡金属，例如fe、ti、cr和co。向主体中添加过渡金属在禁带中形成深层，该深层在主体半导体中捕获电子以产生半绝缘性质。用于半绝缘半导体的示例性掺杂剂是铁(fe)。向主体iii-v族化合物半导体中添加铁(fe)使得iii-v族化合物半导体对电子高电阻，例如10⁵ωcm或更高。能够实现非掺杂和半绝缘特性的主体半导体包括iii-v化合物半导体，诸如inp、gainas、alinas、gainasp和algainas。这些半导体与支撑基底的inp晶格匹配，并且能够通过诸如分子束外延(mbe)和有机金属气相外延(omvpe)的生长方法生长。

量子级联激光器11(11b至11k)为光学腔提供了法布里-珀罗(fabry-perot)或分布式反馈中的一种。如果必要，量子级联激光器可提供有衍射光栅层22e。衍射光栅层22e使量子级联激光器中的分布式反馈或波长选择能够演示单模式操作。在本示例中，衍射光栅层22e布置在核心层22a和上导电半导体层22c的上包覆层22g之间。衍射光栅层22e在衍射光栅层22e和上导电半导体层22c的上包覆层22g之间的接口处具有使得周期性折射率分布在第一轴ax1的方向上延伸的结构。这种折射率分布结构能够实现在与光栅周期相关的特定波长处传播通过半导体台面21的激光的选择性反馈。具体地，折射率的分布结构具有如图2d所示的周期rmd，并且周期rmd定义了布拉格波长。衍射光栅层22e为量子级联激光器提供了分布式反馈结构，以实现良好的单模式振荡。衍射光栅层22e可以由具有高折射率的半导体(例如，gainas)制成，从而为提供量子级联激光器11大的耦合系数。衍射光栅层22e可以包括例如n型或未掺杂半导体。

如果必要，量子级联激光器可以提供有接触层22f。在本示例中，接触层22f布置在第一电极15和上导电半导体层22c的上包覆层22g之间。接触层22f由半导体制成，所述半导体具有小的带隙并与例如，gainas的inp晶格匹配，并且gainas能够实现与量子级联激光器11的激光器结构的良好的欧姆接触。

半导体嵌入区29包括未掺杂半导体或半绝缘半导体。未掺杂半导体和半绝缘半导体各自对作为载流子的电子具有高的比电阻。为了提供具有半绝缘性质的主体半导体，主体半导体掺杂有过渡金属，例如fe、ti、cr和co。能够实现半绝缘半导体的示例性掺杂剂是铁(fe)。向iii-v化合物半导体中添加铁(fe)使得如此掺杂的iii-v族化合物半导体对电子具有例如10⁵ωcm或更大的高电阻。半导体嵌入区29可以使用未掺杂半导体，并且用于半绝缘的主体iii-v化合物半导体包括诸如inp、gainas、alinas、gainasp和algainas的半导体。

如果必要，量子级联激光器可以包括光限制区，该光限制区布置在核心层22a和下导电半导体层22d的下包覆层22h之间和核心层22a和上导电半导体层22c的上包覆层22g之间的一个或两者。光限制区用于增强在核心层22a中传播的被引导的光的光学限制，并且能够将载流子限制在核心层22a中。光限制区可以包括能够与inp的支撑基底晶格匹配的高折射率材料例如未掺杂或n型gainas。

将给出参考图5a至图5c、图6a至图6c和图7a至图7e的用于制造量子级联激光器的方法的描述。在可能的情况下，参考图1、图2a至图2c和图3a至图3d给出的上述描述中的参考数字在以下描述中也使用。

如图5a所示，该方法包括准备的第一基板产品sp1的步骤。第一基板产品sp1包括生长基板41和半导体层压板43。半导体层压板43包括用于下导电半导体层22d的下包覆层22h的半导体层、核心层22a、衍射光栅层22e和上导电半导体层22c的上包覆层22g的下部。半导体层压板43生长在生长基板41上。

如图5b所示，该方法包括用于形成绝缘掩膜m1的下一步骤，所述绝缘掩膜m1通过光刻和蚀刻在第一基板产品sp1上由无机绝缘材料制成。掩膜m1具有条形开口。用掩膜m1蚀刻半导体层压板43以形成凹部44，该凹部44到达半导体层压板43中的核心层的半导体层。

然后，如图5c所示，该方法包括用于为高比电阻半导体区25生长半导体层的下一步骤。具体地，在蚀刻之后掩膜m1仍然留在半导体叠层43上，并且掩膜m1用于选择性地生长用于高比电阻半导体区25的半导体层，从而使用高比电阻半导体区25填充条形凹部44，以使得到第二基板产品sp2，第二基板产品sp2具有包括半导体层压板43和因此选择性生长的半导体层(25)两者的半导体层压板45。

如图6a所示，该方法包括在重新生长之后移除掩膜m1，然后为上包覆层22g的上部和第二基板产品sp2的整个表面上的接触层生长半导体层从而形成第三基板产品sp3的下一步骤。

如图6b所示，该方法包括在第三基板产品sp3上形成由无机绝缘材料制成的绝缘体掩膜m2的下一步骤。绝缘掩膜m2定义半导体台21中的第一台面部分21a和第二台面部分21b的相应形状。

如图6c所示，该方法包括用掩膜m2蚀刻生长基板41和半导体层压板45以形成半导体台面21的下一步骤。在蚀刻之后不移除掩膜m2。

如图7a所示，该方法包括用掩膜m2为半导体嵌入区29的生长半导体以用半导体嵌入区29嵌入半导体台面21的下一步骤。

如图7b和图7c所示，该方法包括用于移除掩膜m2以获得第四衬底产品sp4的下一步骤。

如图7d和图7e所示，该方法包括在第四基板产品sp4上形成用于量子级联激光器的电极诸如第一电极15和第二电极17从而制造第五基板产品sp5的下一步骤。如果必要，在形成第一电极15之前可以形成绝缘膜27。

上述步骤使量子级联激光器11b被完成。量子级联激光器11(11c至11k)根据掩膜m1的模式、由掩膜m1的蚀刻持续时间确定的台面的高度和蚀刻后嵌入半导体的重新生长而形成。

随后，参考图8a、8b和8c、图9a、9b和9c、图10a、10b和10c、图11a、11b和11c、图12a、12b和12c、图13a和13b、图14a和14b和图15，将给出用于制造量子级联激光器11(11b至11f)的方法的描述。高比电阻半导体区25形成在第二端面19b附近的第二台面部分21b中，以终止第二台面部分21b中第一电极15和第二电极17之间的电流路径的一部分或全部。在该示例中，高比电阻半导体区25可以跨越第二台面部分21b布置，以从半导体台面21的一个侧面21e延伸到另一侧面21f，从而隔离第二台面部分21b中的导电半导体与第一台面部分21a中的导电半导体。

将给出制造量子级联激光器11(11b至11f和11g)的描述。具体地，第二台面部分21b具有在第一轴ax1的方向上排列的第一部分21ba和第二部分21bb。第一部分21ba包括到达第一台面部分21a的导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)。第二部分21bb从第一部分21ba延伸到第二端面19b。第二部分21bb包括高比电阻半导体区25，并且高比电阻半导体区25到达第二端面19b。第二部分21bb通过第一部分21ba与第一台面部分21a分开，第一部分21ba也将高比电阻半导体区25与第一台面部分21a分开。

此外，如图1的(g)部分所示，量子级联激光器11(11b至11f)为第一电极15提供端部15a，该端部15a不在第二部分21bb上而在第一部分21ba上。

图8a是沿图1中所示的线iid-iid或线i-i截取的示出了量子级联激光器11b的横截面图。图8b是沿图8a中所示的线viiib-viiib截取的横截面图。图8c是沿图8a中所示的线viiic-viiic截取的横截面图。

量子级联激光器11b提供有核心层22a和下导电半导体层22d，下导电半导体层22d从第一端面19a延伸到第二端面19b。上导电半导体层22c将高比电阻半导体区25与第一端面19a分开，并且高比电阻半导体区25到达第二端面19b。上导电半导体层22c中的衍射光栅层22e从第一端面19a延伸到高比电阻半导体区25，并且通过高比电阻半导体区25与第二端面19b分开。高比电阻半导体区25布置在核心层22a和上导电半导体层22c之间，导致与核心层22a接触。

高比电阻半导体区25具有厚度(t2)，并且厚度(t2)能够是例如100nm或更大。高比电阻半导体区25有效地减少在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动的电流量，导致在第二端面19b附近的电流密度的减小。

量子级联激光器11b至11g各自可以为半导体台面21提供从第二端面19b延伸的具有长度(lhv)的高比电阻半导体区25，并且长度(lhv)可以是例如10μm或更大。高比电阻半导体区25能够减少在第二台面部分21b附近、特别是沿着第二端面19b流动的电流量，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

图9a是沿图1中所示的线iid-iid或i-i截取的示出量子级联激光器11c的横截面图。图9b是沿图9a中所示的线ixb-ixb截取的横截面图，并且图9c是沿图9a中所示的线ixc-ixc截取的横截面图。

量子级联激光器11c可以提供有上导电半导体层22c和下导电半导体层22d，上导电半导体层22c和下导电半导体层22d从第一端面19a延伸到第二端面19b。高比电阻半导体区25可以具有与核心层22a基本相同的厚度。

高比电阻半导体区25到达第二端面19b，但通过核心层22a与第一端面19a分开，使得高比电阻半导体区25能够防止电流在第二台面部分21b附近、更具体地沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

高比电阻半导体区25能够从第二端面19b延伸并且在半导体台面21中距第二端面19b的长度(lhv)内终止。高比电阻半导体区25可以提供有从第二端面19b取得的长度(lhv)。高比电阻半导体区25能够防止电流在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

用于制造量子级联激光器11c的方法包括以下步骤：生长用于下导电半导体层22d和核心层22a的半导体层；用掩膜部分地蚀刻用于核心层22a的半导体层以形成开口，该开口在用于核心层22a的半导体层中延伸到用于下导电半导体层22d的半导体层；用掩膜重新生长用于高比电阻半导体区25的半导体层，以用半导体填充开口；在重新生长之后，移除掩膜，并且然后生长用于上导电半导体层22c的半导体层，以形成第一基板产品sp1。先前描述的对第一基板产品sp1的过程的应用使量子级联激光器11c完成。

图10a是沿图1中所示的线iid-iid和i-i截取的示出了量子级联激光器11d的横截面图。图10b是沿图10a中所示的线xb-xb截取的横截面图，图10c是沿图10a中所示的线xc-xc截取的横截面图。

量子级联激光器11d可以提供有核心层22a和下导电半导体层22d，核心层22a和下导电半导体层22d从第一端面19a延伸到第二端面19b。高比电阻半导体区25到达第二端面19b，但通过上导电半导体层22c与第一端面19a分开。上导电半导体层22c从第一端面19a延伸到高比电阻半导体区25，并且通过高比电阻半导体区25与第二端面19b分开。高比电阻半导体区25从核心层22a的上表面延伸到激光器结构23的上表面23a。在该示例中，高比电阻半导体区25提供有顶面和底面，顶面和底面分别与第一电极15和核心层22a接触。

高比电阻半导体区25可以具有与上导电半导体层22c的厚度基本相同的厚度。高比电阻半导体区25能够防止电流的量在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

高比电阻半导体区25可以从第二端面19b延伸并且在半导体台面21中距第二端面19b的长度(lhv)内终止，并且可以提供有长度(lhv)。高比电阻半导体区25能够防止电流在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

用于制造量子级联激光器11d的方法可以包括以下步骤：生长用于下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c的半导体层，以形成外延产品；在外延产品上形成掩膜，然后用掩膜在外延产品中部分地蚀刻用于上导电半导体层22c的半导体层，以在用于上导电半导体层22c的半导体层中形成到用于核心层22a的半导体层的开口；用掩膜在开口中重新生长用于高比电阻半导体区25的半导体层；在重新生长后移除掩膜以形成第一基板产品sp1。先前描述的对第一基板产品sp1的过程的应用使量子级联激光器11c完成。

图11a是沿图1中所示的线iid-iid或线i-i截取的示出了量子级联激光器11e的横截面图。图11b是沿图11a中所示的线xib-xib截取的横截面图，图11c是沿图11a中所示的线xic-xic截取的横截面图。

量子级联激光器11e可以提供有下导电半导体层22d，导电半导体层22d从第一端面19a延伸到第二端面19b。高比电阻半导体区25到达第二端面19b，但通过核心层22a和上导电半导体层22c与第一端面19a分开。核心层22a和上导电半导体层22c从第一端面19a延伸到高比电阻半导体区25，并且通过高比电阻半导体区25与第二端面19b分开。高比电阻半导体区25在与支撑基底13的主面相交的方向上从激光器结构23的顶面23a延伸到下导电半导体层22d。在本示例中，高比电阻半导体区25具有上表面和下表面，它们分别与下导电半导体层22d和第一电极15接触。

高比电阻半导体区25可以具有与上导电半导体层22c和核心层22a的厚度之和基本相同的厚度。高比电阻半导体区25能够防止电流量在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

高比电阻半导体区25能够从第二端面19b延伸并且在从第二端面19b取得的长度(lhv)内终止。高比电阻半导体区25可以在半导体台面21中提供有长度(lhv)。高比电阻半导体区25能够防止电流量在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

用于制造量子级联激光器11e的方法可以包括以下步骤：生长用于下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c的半导体层，以形成外延产品；在外延产品上形成掩膜，然后用掩膜部分地蚀刻在外延产品中的用于上导电半导体层22c和核心层22a的半导体层，以在用于上导电半导体层22c和核心层22a的半导体层中形成到用于下半导体层22d的半导体层的开口；在开口中用掩膜重新生长用于高比电阻半导体区25的半导体层，以用半导体层填充开口；并且在重新生长之后，移除掩膜以形成第一基板产品sp1。先前描述的对第一基板产品sp1的过程的应用使量子级联激光器11e完成。

图12a是沿图1中所示的线iid-iid和线i-i截取的示出了量子级联激光器11f的横截面图。图12b是沿图12a中所示的线xiib-xiib截取的横截面图，图12c是沿图12a中所示的线xiic-xiic截取的横截面图。

量子级联激光器11f可以提供有高比电阻半导体区25，其通过下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c与第一端面19a分开，并且到达第二端面19b。下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c从第一端面19a延伸到邻接高比电阻半导体区25，并且通过高比电阻半导体区25与第二端面19b分开。在该示例中，高比电阻半导体区25具有与第一电极15接触的顶面，以及与支撑基底13邻接以形成与支撑基底13的接口的底面。高比电阻半导体区25在与支撑基底13的主面相交的方向上从支撑基底13延伸到达激光器结构23的顶面23a。

高比电阻半导体区25可以具有基本上等于或大于上导电半导体层22c、核心层22a和下导电半导体层22d的厚度之和的厚度。高比电阻半导体区25能够防止电流量在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

高比电阻半导体区25可以从第二端面19b延伸并且在半导体台面21中终止，使得高比电阻半导体区25具有从第二端面19b取得的等于或小于长度(lhv)的长度。高比电阻半导体区25可以在第二台面部分21b中提供有长度(lhv)。高比电阻半导体区25能够防止电流量在第二端面19b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

用于制造量子级联激光器11f的方法包括以下步骤：生长用于下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c的半导体层，以形成外延产物；在外延产品上形成掩膜，然后用掩膜在外延产品中部分蚀刻用于下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c的半导体层，以形成，所述开口到外延产物中的支撑基底13、特别是用于下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c的半导体层的开口；用掩膜重新生长用于高比电阻半导体区25的半导体层，以用半导体层填充开口；在重新生长之后，移除掩膜以形成第一基板产品sp1。先前描述的对第一基板产品sp1的过程的应用使量子级联激光器11f完成。

参考图13a和13b以及图13b和13b，将给出用于制造量子级联激光器11(11h至11k)的方法的描述，图13a和13b以及图13b和13b是沿图1中所示的线iid-iid或i-i截取的横截面图。量子级联激光器11(11h至11k)提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25远离第一端面19a和第二端面19b布置并且在半导体台面21到支撑基底13的方向上从激光器结构23的顶面延伸。高比电阻半导体区25横跨半导体台面21布置，以便从半导体台面21的一个侧面21e延伸到第二台面部分21b的另一侧面21f，使得高比电阻半导体区25将第二台面部分21b分成两部分，其中一部分连接到第一台面部分21a并与第一电极15接触，另一部分位于高比电阻半导体区25和第二端面19b之间。该另一部分未连接到第一台面部分21a并且不与第一电极15接触。

横跨半导体台面21布置以便从半导体台面21的一个侧面21e延伸到另一侧面21f的高比电阻半导体区25在半导体台面21中终止导电半导体层的一部分或全部。具体地，高比电阻半导体区将从高比电阻半导体区25延伸到第一端面19b的下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c与从高比电阻半导体区25延伸到第一端面19a的下导电半导体层22d、核心层22a和上导电半导体层22c分开。

具体地，第二台面部分21b具有第一部分21ba、第二部分21bb和第三部分21bc，它们布置在第一轴ax1的方向上。第一部分21ba提供有导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)，导电半导体到达第一台面部分21a。第二部分21bb提供有高比电阻半导体区25，其从第二台面部分21b的顶面向下延伸。第三部分21bc提供有导电半导体(例如，核心层22a、上导电半导体层22c和下导电半导体层22d)，该导电半导体到达第二端面19b。

量子级联激光器11(11h和11k)提供有高比电阻半导体区25，该高比电阻半导体区25在第二部分21bb中的从第二台面部分21b的顶面到达下导电半导体层22d。

量子级联激光器11(11i和11j)提供有高比电阻半导体区25，该高比电阻半导体区25在第二部分21bb中从第二台面部分21b的顶面向下延伸到达核心层22a。

第一电极15可以提供有端部15a，端部15a位于第一部分21ba或第二部分21bb上。如图1的部分(h)和(i)所示，量子级联激光器11(11h和11i)提供有第一电极15，第一电极15在第二部分21bb中终止，并且第一电极15具有远离第三部分21bc的端部15a。

参考图13a和13b，量子级联激光器11(11i和11j)可以提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25从激光器结构23的顶面23a向下延伸以穿透激光器结构23的上导电半导体层22c到核心层22a，从而终止上导电半导体层22c。

高比电阻半导体区25将从高比电阻半导体区25延伸到第二端面19b的上导电半导体层22c与从高比电阻半导体区25延伸到第一端面19a的上导电半导体层22c分开。高比电阻半导体区25阻挡与第一电极15相关联的载流子以保持远离第二端面19b的附近。高比电阻半导体区25能够防止电流在第二台面部分21b中的第二台面部分21b附近、特别是沿着第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

具体地，如图13a所示，量子级联激光器11(11i)为第一电极15提供端部15a，该端部15a远离第二端面19b布置、特别是布置在形成激光器结构23的顶面23a的高比电阻半导体区25上。。

替代地，如图13b所示，量子级联激光器11(11j)可以提供有绝缘膜27，绝缘膜27在从激光器结构23的顶面23a上的从第二端面19b延伸并在高比电阻半导体区25上终止。绝缘膜27在半导体台面21e的顶面上从高比电阻半导体区25到第二端面19b布置绝缘膜27，以覆盖半导体台面21的整个顶面。在本示例中，第一电极15在绝缘膜27上提供有端部15a，并且在本示例中第一电极15到达第二端面19b。绝缘膜27防止第一电极15在第二端面19b附近与第二台面部分21b接触。绝缘膜27可以包括电介质材料，诸如，二氧化硅sio2、氮氧化硅(sion)、氮化硅(sin)、氧化铝、bcb和聚酰亚胺。

参考图14a和14b，量子级联激光器11(11h和11jk)提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25从激光器结构23的顶面23a向下延伸到下导电半导体层22d，从而终止激光器结构23中的上导电半导体层22c和核心层22a。

高比电阻半导体区25能够将从高比电阻半导体区25延伸到第二端面19b的上导电半导体层22c和核心层22a与从高比电阻半导体区25延伸到第二端面19a的上导电半导体层22c和核心层22a分开。高比电阻半导体区25阻挡与第一电极15相关联的载流子，使得载流子保持远离第二端面19b附近。高比电阻半导体区25能够防止电流在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

具体地，如图14a所示，量子级联激光器11(11h)为第一电极15提供端部15a，端部15a在激光器结构23的顶面上、特别是在高比电阻半导体区25上，与第二端面19b分开。

替代地，如图14b所示，量子级联激光器11(11k)设置有绝缘膜27，绝缘膜27从第二端面19b延伸并在高比电阻半导体区25上终止。绝缘膜27布置在半导体台面21的顶面上，并且从第二端面19b延伸到高比电阻半导体区25，以覆盖半导体台面21之间的面。第一电极15提供有端部15a，端部15a位于绝缘膜27上。绝缘膜27防止第一电极15特别是在第二端面19b附近，与第二台面部分21b接触。

量子级联激光器11(11h至11k)还提供有高比电阻半导体区25，高比电阻半导体区25通过距离(l3)远离第二端面19b，并且距离(l3)可以是例如在10至100微米的范围内。高比电阻半导体区25具有例如在10至100微米的范围内的宽度(l4)。

参考图13a和13b以及图14b和14b，激光器结构23为第二台面部分21b中的顶面23a提供第一区21ca和第二区21cb，并且第一区21ca和第二区21cb布置在从端面19a到第二端面19b的方向上。第一区21ca从第二区21cb延伸到第二端面19b。第二区21cb从第一区21ca延伸到边界bdy。高比电阻半导体区25在第一区21ca和第二区21cb之间的边界处从第二台面部分21b的顶面向下延伸到支撑基底13。量子级联激光器11还提供有绝缘膜27，绝缘膜27布置在第二台面部分21b上，特别地，在第一区21ca上，以布置在第一电极15和激光器结构23之间。

量子级联激光器11(11b至11k)提供有具有各自的端部15a和17a的第一电极15和第二电极17，端部15a和17a中的一个或两者可以向第一端面19a远离第二端面19b。参考图15，量子级联激光器11(11g)为第一电极15和第二电极17两者提供远离第二端面19b的端部15a和17a。从第二端面19b到第一电极15的距离(l3)能够是例如在10到100微米的范围内，并且从第二端面19b到第二电极17的距离(l5)能够是例如在10至100微米的范围内。将第一电极15和第二电极17中的任一或全部与第二台面部分21b分开能够控制在第二台面部分21b附近、特别是沿第二端面19b流动的电流量，导致第二端面19b附近的电流密度的减小。

诸如，量子级联激光器11(11b至11k)的量子级联激光器11不仅接收允许核心层22a中的载流子在导带中的子带之间转换从而发射激光的例如10伏或更高的操作电压，而且接收几百毫安的操作电流，从而使量子级联激光器11以大于用于光通信的激光二极管的电流密度约两个数量级的电流密度来发射激光。

从以上描述可以看出，高比电阻半导体区25能够减小第二端面19b附近的电流密度，从而使较低的功率施加到第二端面19b附近。这导致所施加的功率的减小抑制了在靠近第二端面19b的第二台面部分21b的端部中产生的热量。低功率产生使得量子级联激光器11(11b至11k)可以避免意外故障，例如，第二端面19b的熔化，其来自由在第二台面部分21b的端部21c周围的大量意外热量产生造成的温度升高。量子级联激光器11(11b到11k)能够减少这种故障的发生，从而改善器件可靠性。

从以上描述可以看出，本实施例可以提供具有允许光发射中的期望角度发散和发射面周围的期望电流分布的结构的量子级联激光器。

已经在其优选实施例中描述和说明了本发明的原理，本领域技术人员可以理解，在不脱离这些原理的情况下，能够在布置和细节上修改本发明。因此，我们要求在所附权利要求的精神和范围内的所有修改和变化的权利。