高速垂直腔面发射激光器及具有其的光电设备的制作方法

本公开一般涉及光电器件，具体涉及一种高速垂直腔面发射激光器及具有其的光电设备。

背景技术：

1、垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，vcsel)因具有体积小、功耗低、可实现单纵模输出、出射圆形光斑、易与光纤耦合、封装简便且可形成二维阵列等诸多优势，而广泛应用于光通信、3d传感和激光雷达等领域。

2、在高速垂直腔面发射激光器中，模式对高速性能影响很大。作为评价多模vcsel光谱宽度指标的均方根谱宽(root mean square，rms)，其大小与模式数量和模式间隔有关。而rms的大小又与传输过程中的色散效应正相关，这会影响传输距离；模式与模式之间的竞争则会引起模式分配噪声(mode partition noise，mpn)，降低通信系统的信噪比，并影响vcsel的传输性能；以及，当存在光反馈的情况下，反射回激光腔的光与激光模式发生耦合，使得激光模式的相位发生变化，由此产生周期性调制的噪声谱，导致误码率(bit errorratio，ber)升高，严重影响通信质量。

技术实现思路

1、鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高速垂直腔面发射激光器及具有其的光电设备，能够优化输出模式，减小均方根谱宽，降低噪声，并增加输出功率和抗反射能力，从而提升高速垂直腔面发射激光器的传输性能。

2、第一方面，本公开提供一种高速垂直腔面发射激光器，所述高速垂直腔面发射激光器包括衬底层、第一电极层、第一反射镜层、发光层、第二反射镜层、第二电极层和钝化层；

3、所述第二反射镜层与所述钝化层相接触的最外层反射镜上刻蚀有第一区域和第二区域，其中所述第一区域和所述第二区域中的一个区域对应的光学厚度不等于激光出射半波长的整数倍，另一个区域对应的光学厚度等于所述激光出射半波长的整数倍。

4、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一电极层位于所述衬底层的下方，所述第一反射镜层、所述发光层、所述第二反射镜层、所述第二电极层和所述钝化层依次堆叠在所述衬底层的上方。

5、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一区域的形状包括圆形、椭圆形和多边形中的任意一种。

6、可选地，在本公开一些实施例中，所述发光层包括堆叠设置的有源层和氧化限制层，所述氧化限制层的中间位置设有氧化孔径。

7、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一区域的中心线与所述氧化孔径的中心线重合，所述第一区域的范围包括以所述氧化孔径中心为圆心，直径为预设长度所形成的圆。

8、可选地，在本公开一些实施例中，所述预设长度为1μm～4μm。

9、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一区域的最高线位于所述第二区域最高线的下方；或者，所述第一区域的最高线位于所述第二区域最高线的上方。

10、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一区域的中心线与所述氧化孔径的中心线之间偏差预设距离。

11、可选地，在本公开一些实施例中，所述第一电极层和所述第二电极层包括n型金属电极层和p型金属电极层中的任意一种。

12、第二方面，本公开提供一种光电设备，所述光电设备包括第一方面中任意一项所述的高速垂直腔面发射激光器。

13、从以上技术方案可以看出，本公开实施例具有以下优点：

14、本公开实施例提供了一种高速垂直腔面发射激光器及具有其的光电设备，通过在第二反射镜层与钝化层相接触的最外层反射镜上刻蚀得到第一区域和第二区域，其中第一区域和第二区域中的一个区域对应的光学厚度不等于激光出射半波长的整数倍，而另一个区域对应的光学厚度等于激光出射半波长的整数倍，由此可以改变激光器相应模式的光程差，从而优化vcsel输出模式，实现减小均方根谱宽、降低噪声、增加输出功率以及增加抗反射能力的功能。例如，对于本公开实施例之一，当第一区域对应的光学厚度不等于激光出射半波长的整数倍，而第二区域对应的光学厚度等于激光出射半波长的整数倍的时候，激光器基模的光程差就会发生改变，使得基模的反射率下降，基模被抑制，激光器的激射模式以高阶横模为主，模式简并程度降低，从而减小了rms和噪声，同时镜面损耗的增加还会提高光功率。另外，光链路系统的反射光一般从氧化孔径中心入射至激光器，对基模影响较大，而由于基模被抑制，使得反射光对激光器的模式和噪声的影响减小，光链路抗反射能力增加。再例如，对于本公开实施例之一，当第一区域对应的光学厚度等于激光出射半波长的整数倍，而第二区域对应的光学厚度不等于激光出射半波长的整数倍的时候，激光器高阶模式的光程差被改变，高阶模式的反射率下降，高阶模式被抑制。总之，本公开实施例的高速垂直腔面发射激光器通过对反射镜层进行部分刻蚀，能够优化输出模式，大幅提升了激光器的传输性能。

技术特征：

1.一种高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述高速垂直腔面发射激光器包括衬底层、第一电极层、第一反射镜层、发光层、第二反射镜层、第二电极层和钝化层；

2.根据权利要求1所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一电极层位于所述衬底层的下方，所述第一反射镜层、所述发光层、所述第二反射镜层、所述第二电极层和所述钝化层依次堆叠在所述衬底层的上方。

3.根据权利要求1所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一区域的形状包括圆形、椭圆形和多边形中的任意一种。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述发光层包括堆叠设置的有源层和氧化限制层，所述氧化限制层的中间位置设有氧化孔径。

5.根据权利要求4所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一区域的中心线与所述氧化孔径的中心线重合，所述第一区域的范围包括以所述氧化孔径中心为圆心，直径为预设长度所形成的圆。

6.根据权利要求5所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述预设长度为1μm～4μm。

7.根据权利要求5所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一区域的最高线位于所述第二区域最高线的下方；或者，所述第一区域的最高线位于所述第二区域最高线的上方。

8.根据权利要求4所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一区域的中心线与所述氧化孔径的中心线之间偏差预设距离。

9.根据权利要求4所述的高速垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层包括n型金属电极层和p型金属电极层中的任意一种。

10.一种光电设备，其特征在于，所述光电设备包括权利要求1至9中任意一项所述的高速垂直腔面发射激光器。

技术总结
本公开提供了一种高速垂直腔面发射激光器及具有其的光电设备，涉及光电器件技术领域。所述高速垂直腔面发射激光器包括衬底层、第一电极层、第一反射镜层、发光层、第二反射镜层、第二电极层和钝化层；所述第二反射镜层与所述钝化层相接触的最外层反射镜上刻蚀有第一区域和第二区域，其中所述第一区域和所述第二区域中的一个区域对应的光学厚度不等于激光出射半波长的整数倍，另一个区域对应的光学厚度等于所述激光出射半波长的整数倍。本公开的高速垂直腔面发射激光器通过对反射镜层进行部分刻蚀，能够优化输出模式，大幅提升传输性能。

技术研发人员：常瑞华,王嘉星,胡华文,杨卓凯
受保护的技术使用者：深圳博升光电科技有限公司
技术研发日：20230608
技术公布日：2024/1/25