一种可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器。

背景技术：

垂直腔面发射激光器(vertical-cavitysurface-emittinglaser，vcsel)，是指出射光方向垂直于衬底表面的半导体激光器。由于可以在衬底上并列集成多个激光器，因而在新的光电子领域中起着越来越重要的作用。与传统的边发射激光器(edgeemittinglaser，eel)不同，vcsel是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种新型半导体激光器，其具有单纵模、发散角小、圆形对称光斑、耦合效率高、阈值低、调制速率高、体积小、可二维集成、可在片测试和价格便宜等很多优点。而本实用新型的发明人经过研究发现，目前大部分vcsel出光波长在制备完成后不能调节，因此导致其使用具有一定局限性。

技术实现要素：

针对现有大部分vcsel出光波长在制备完成后不能调节，因此导致其使用具有一定局限性的技术问题，本实用新型提供一种可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器，包括高反射率的dbr结构层，所述dbr结构层表面形成有有源区域，所述有源区域表面形成有质子注入层，所述质子注入层表面形成有液晶盒层，所述液晶盒层包括顺序层叠的液晶阳极、液晶盒和液晶阴极，所述液晶盒包括相对配置的下取向层和上取向层及设置在上下取向层边缘的封框胶，所述上下取向层和封框胶围成的液晶盒体内灌注有液晶和散布有隔离球，所述dbr结构层底面还形成有增透膜层和vcsel阴极层，所述增透膜层位于dbr结构层底面中部而vcsel阴极层位于增透膜层的两边，且所述增透膜层的中心与dbr结构层上共轴设置的有源区域、质子注入层和液晶盒层的中心轴线重合。

与现有技术相比，本实用新型提供的可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器，一方面通过在有源区域表面形成质子注入层，由此可以利用高能质子在注入区域形成高阻实现对注入电流的限制，从而形成增益导引波导结构，进而在确保电流能注入到有源区域的前提下，横同扩散越大，即高阻越大，注入电流的面积就越小，阈值电流也随之降低；另一方面，通过在质子注入层表面形成液晶盒层，由此通过调节液晶盒层中液晶层区域的电压，具体通过改变加在液晶阳极和液晶阴极之间的电压vlc，电压更改产生的电场使得上下取向层表面沿摩擦方向排列的液晶分子重新排列来改变光线透过率，即光线会被液晶扭曲从而能够从器件底面发射出来，以此实现通过改变液晶阴阳极之间电压的方式，进而改变液晶本身的折射系数，最终来改变vcsel出光波长，实现更低成本的vcsel；再一方面，通过在dbr结构层底部中部形成增透膜层且在增透膜层的两边形成vcsel阴极层，由此可以减少吸收损耗，提高激光器的最大输出功率。

进一步，所述dbr结构层的反射率大于99％。

进一步，所述液晶盒层贴合在质子注入层表面。

进一步，所述增透膜层与dbr结构层上共轴设置的有源区域、质子注入层和液晶盒层的宽度相等。

附图说明

图1是本实用新型提供的可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器结构示意图。

图中，1、dbr结构层；2、有源区域；3、质子注入层；4、液晶盒层；41、液晶阳极；42、液晶阴极；43、下取向层；44、上取向层；45、封框胶；46、液晶；47、隔离球；5、增透膜层；6、vcsel阴极层。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参考图1所示，本实用新型提供一种可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器，包括高反射率的dbr(distributedbraggreflector，分布布拉格反射镜)结构层1，所述dbr结构层1表面形成有有源区域2，而所述dbr结构层1和有源区域2的具体形成工艺和使用材料为本领域技术人员熟知的现有技术，在此不再赘述；特别地，所述有源区域2表面形成有质子注入层3，所述质子注入层3具体可以采用h⁺、o⁺、n⁺、f⁺离子注入技术等方法在注入区域注入形成，即利用高能质子在注入区域形成高阻实现对注入电流的限制，从而形成增益导引波导结构，所述质子注入层3表面形成有液晶盒层4，所述液晶盒层4包括顺序层叠的液晶阳极41、液晶盒和液晶阴极42，所述液晶阳极41与dbr结构层1表面接触，所述液晶阳极41和液晶阴极42具体可通过现有的氧化铟锡镀层来实现，所述液晶盒包括相对配置的下取向层43和上取向层44及设置在上下取向层边缘的封框胶45，所述下取向层43和上取向层44具体可采用现有的聚酰亚胺(pi)材料来制成，而所述封框胶45具体可采用现有的紫外光固化(uv)胶来制成，所述下取向层43、上取向层44和封框胶45围成的液晶盒体内灌注有液晶46和散布有隔离球47，而所述液晶灌注和隔离球散布的具体方法为本领域技术人员熟知的现有技术，因而在此不再赘述，而灌入液晶盒体内的液晶46将沿着上下取向层表面的摩擦沟槽方向排列，其隔离球47主要用来控制液晶盒的盒厚，所述dbr结构层1底面还形成有增透膜层5和vcsel阴极层6，所述增透膜层5位于dbr结构层1底面中部而vcsel阴极层6位于增透膜层5的两边，且所述增透膜层5的中心与dbr结构层1上共轴设置的有源区域2、质子注入层3和液晶盒层4的中心轴线重合，所述增透膜层5具体可采用现有的电子束蒸发沉积hfo2(二氧化铪)薄膜来制成。

与现有技术相比，本实用新型提供的可调出光波长的新型底发射垂直腔面发射激光器，一方面通过在有源区域表面形成质子注入层，由此可以利用高能质子在注入区域形成高阻实现对注入电流的限制，从而形成增益导引波导结构，进而在确保电流能注入到有源区域的前提下，横同扩散越大，即高阻越大，注入电流的面积就越小，阈值电流也随之降低；另一方面，通过在质子注入层表面形成液晶盒层，由此通过调节液晶盒层中液晶层区域的电压，具体通过改变加在液晶阳极和液晶阴极之间的电压vlc，电压更改产生的电场使得上下取向层表面沿摩擦方向排列的液晶分子重新排列来改变光线透过率，即光线会被液晶扭曲从而能够从器件底面发射出来，以此实现通过改变液晶阴阳极之间电压的方式，进而改变液晶本身的折射系数，最终来改变vcsel出光波长，实现更低成本的vcsel；再一方面，通过在dbr结构层底部中部形成增透膜层且在增透膜层的两边形成vcsel阴极层，由此可以减少吸收损耗，提高激光器的最大输出功率。

作为具体实施例，所述dbr结构层1的反射率大于99％，由此可以很好地对发射的激光进行多次基本无减损反射。

作为具体实施例，所述液晶盒层4贴合在质子注入层3表面，具体液晶盒层4可通过现有胶水等粘结剂与质子注入层3表面贴合，由此可使液晶盒层与vcsel结构的结合制作更加简单。

作为具体实施例，所述增透膜层5与dbr结构层1上共轴设置的有源区域2、质子注入层3和液晶盒层4的宽度相等，由此可以尽量减少透射损耗，进而最大程度的提高激光器的输出功率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。