单模掩埋半导体激光器及其制备方法

本公开涉及光电子器件领域，具体涉及一种大功率单模掩埋半导体激光器及其制备方法。

背景技术：

1、近红外半导体激光器在光通信、光传感等领域具有巨大市场和应用前景。掩埋半导体激光器结构相比于脊波导激光器，具有阈值电流低、光斑形貌好等优点，可以有效降低器件的功耗和封装成本。

2、在实现本公开构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：由于通常要求光源输出单模，限制了掩埋半导体激光器饱和功率的提高。此外，虽然掩埋激光器可以输出圆形光斑，但因为有源区较小导致远场发散角较大，导致光纤耦合过程中功率降低的问题，增加封装难度和成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种单模掩埋半导体激光器及其制备方法，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种单模掩埋半导体激光器，包括：n型电极，设置于单模掩埋半导体激光器的底板上；

3、外延结构层，设置于n型电极上；

4、宽台面结构层，设置于所外延结构层上；以及

5、p型电极，设置于宽台面结构层上；

6、其中，沿激光器结构层生长方向，宽台面结构层包括下波导层、多量子阱层和上波导层；

7、其中，外延结构层包括稀释波导层，稀释波导层用于对激发光进行选模，以便单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光。

8、根据本公开的实施例，下波导层的厚度大于上波导层，以便激发光的光场分布向下波导层方向偏移和扩大近场光斑。

9、根据本公开的实施例，外延结构层还包括：衬底和缓冲层；

10、衬底，设置于n面电极上；以及

11、缓冲层，设置于衬底上，以便稀释波导层设置于缓冲层上。

12、根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，宽台面结构层还包括：下包层、间隔层、光栅层、上包层、接触层；

13、下包层，设置于稀释波导层上，以便依次生长下波导层、多量子阱层和上波导层；

14、间隔层，设置于上波导层上；

15、光栅层，设置于间隔层上；

16、上包层，设置于光栅层上；以及

17、接触层，设置于上包层上。

18、根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，宽台面结构层还包括：掩埋层；

19、在垂直于生长方向的平面上，宽台面结构层的两侧由掩埋层包覆，掩埋层的边缘与外延结构层的边缘对齐。

20、根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，还包括：钝化层；

21、钝化层，设置于宽台面结构层和p型电极之间，钝化层中间位置开有一窗口，以便宽台面结构层和p型电极接触。

22、根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，其中，下波导层的折射率沿生长方向单调递增；以及

23、上波导层的折射率沿生长方向单调递减。

24、根据本公开的实施例，单模掩埋半导体激光器，其中，下波导层、多量子阱层和上波导层的掺杂方式为非故意掺杂。

25、根据本公开的实施例，在外延结构层引入稀释波导结构，可以使原本存在于宽台面有源区的高阶模被稀释波导层过滤，从而实现宽台面、厚波导层掩埋结构激光器的大功率单模输出，克服了现有技术中宽台面掩埋激光器结构易产生多模的问题，进而提高了输出功率并改善光束质量。

技术特征：

1.一种单模掩埋半导体激光器，包括：

2.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层的厚度大于所述上波导层，以便所述激发光的光场分布向所述下波导层方向偏移和扩大近场光斑。

3.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述外延结构层还包括：衬底和缓冲层；

4.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述宽台面结构层还包括：下包层、间隔层、光栅层、上包层、接触层；

5.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，所述宽台面结构层还包括：掩埋层；

6.根据权利要求1所述的单模掩埋半导体激光器，还包括：钝化层；

7.根据权利要求4所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层的折射率沿所述生长方向单调递增；以及

8.根据权利要求4所述的单模掩埋半导体激光器，其中，所述下波导层、所述多量子阱层和所述上波导层的掺杂方式为非故意掺杂。

9.一种单模掩埋半导体激光器的制备方法，包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述通过掩膜方法，在所述接触层上得到掩模图形，并根据所述掩模图形，刻蚀所述掩模图形以外的区域至下包层，以便形成宽台面结构包括：

技术总结
本公开提供了一种单模掩埋半导体激光器及其制备方法，可以用于光电子器件领域。该单模掩埋半导体激光器包括：N型电极，设置于单模掩埋半导体激光器的底板上；外延结构层，设置于N型电极上；宽台面结构层，设置于所外延结构层上；以及P型电极，设置于宽台面结构层上；其中，沿激光器结构层生长方向，宽台面结构层包括下波导层、多量子阱层和上波导层，台面两侧由掩埋层包覆；其中，下波导层厚度大于上波导层厚度，以便下拉和扩大近场光斑；其中，外延结构层包括稀释波导层，稀释波导层用于对激发光进行选模，以便单模掩埋半导体激光器生成只包括基模的激光。

技术研发人员：吕晨,于红艳,周旭亮,王梦琦,王鹏飞,罗光振,潘教青
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16