光子晶体半导体激光装置及其制造方法

本发明的实施例涉及一种有源光学装置，更具体地，涉及一种半导体激光器。详细地，本发明的实施例涉及一种用于电驱动光子晶体激光器的激光装置。

背景技术：

1、光子晶体是指其中具有不同折射率的两种材料以近似光波长的尺度周期性地布置的结构。光子晶体的代表性特征包括光子带隙、强非线性和色散特性，并且光子晶体激光器是使用这些特性的光学晶体装置之一。

2、光子晶体激光器具有不仅能够提供诸如单模振荡或垂直于基底的发射激光的各种功能而且能够减小现有半导体激光装置的尺寸的激光结构。

3、在现有半导体激光器中使用大的折射率差的光子晶体激光器的情况下，由于结构限制，电驱动是非常困难和非常有限制的。为了生产光子晶体激光器，需要在装置中在水平方向上形成具有非常大的折射率差的微结构作为光子晶体图案。然而，这种微结构使得非常难以采用对电驱动必不可少的金属电极。

4、详细地，由于光子晶体图案和金属电极之间的相关性非常高，因此在光波导结构和金属电极之间存在结构限制。由于这种限制，现有的光子晶体激光器的激光振荡特性非常差，并且电驱动光子晶体激光器尚未在商业上使用。

技术实现思路

1、技术问题

2、为了解决上述问题而已推导出的本发明在于提供一种能够被电驱动的光子晶体半导体激光装置及其制造方法。

3、然而，该问题是示例性的，并且本发明的范围不限于此。

4、技术解决方案

5、本发明的实施例提供了一种光子晶体半导体激光装置，所述光子晶体半导体激光装置包括：n型包覆层，形成在n型第一基底的第一表面上；引导层，形成在所述n型包覆层上且包括活性层；p型包覆层，形成在所述引导层上；p型接触层，形成在所述p型包覆层上；p型电极层，形成在所述p型接触层上；以及n型电极层，接触所述n型第一基底的所述第一表面的至少一部分或接触与所述第一表面相对的第二表面的至少一部分，其中，在所述p型接触层、所述p型包覆层、包括所述活性层的所述引导层和所述n型包覆层中形成有穿透所述p型接触层、所述p型包覆层、包括所述活性层的所述引导层和所述n型包覆层的孔，并且所述孔形成光子晶体图案。

6、有益效果

7、根据如上所述配置的本发明的实施例，能够电驱动且稳定地驱动光子晶体半导体激光装置。

8、在能够稳定地驱动光子晶体半导体激光装置的情况下，能够显著减小单模振荡所需的装置的尺寸，并且能够促进光子晶体激光器的工业应用。

9、本发明的范围不限于上述效果。

技术特征：

1.一种光子晶体半导体激光装置，包括：

2.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述p型包覆层和所述n型包覆层的折射率低于所述引导层的折射率。

3.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述孔形成光子晶体腔结构，所述光子晶体腔结构包括位于所述光子晶体半导体激光装置的堆叠平面上的人为缺陷。

4.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述孔形成使用位于所述光子晶体半导体激光装置的堆叠平面上的无序光子晶体结构的随机结构。

5.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述孔形成在所述光子晶体半导体激光装置的中心区域中，并且所述n型电极层形成在未形成所述孔的边缘区域中。

6.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述p型电极层形成为与所述p型接触层中的对应于所述光子晶体图案的区域接触。

7.根据权利要求1所述的光子晶体半导体激光装置，其中，所述p型包覆层的厚度被设定为使得光场在所述p型包覆层的上表面处的强度等于或小于指定强度，并且所述n型包覆层的厚度被设定为使得所述光场在所述n型包覆层的下表面处的强度等于或小于指定强度。

8.一种用于制造光子晶体半导体激光装置的方法，所述方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述n型电极层的步骤包括以下步骤：

10.一种用于制造光子晶体半导体激光装置的方法，所述方法包括以下步骤：

11.一种用于制造光子晶体半导体激光装置的方法，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明的一个实施例提供了一种光子晶体半导体激光装置，所述光子晶体半导体激光装置包括：n型包覆层，形成在n型第一基底的第一表面上；引导层，形成在所述n型包覆层上且包括活性层；p型包覆层，形成在所述引导层上；p型接触层，形成在所述p型包覆层上；p型电极层，形成在所述p型接触层上；以及n型电极层，接触所述n型第一基底的所述第一表面的至少一部分或接触与所述第一表面相对的第二表面的至少一部分，其中，在所述p型接触层、所述p型包覆层、包括所述活性层的所述引导层和所述n型包覆层中形成有穿透所述p型接触层、所述p型包覆层、包括所述活性层的所述引导层和所述n型包覆层的孔，并且所述孔形成光子晶体图案。

技术研发人员：田宪秀,金明垠
受保护的技术使用者：首尔大学校产学协力团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15