[发明专利]多波长面发射激光器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种可以在垂直于衬底的方向上发射激光束的面发射激光器，并尤其涉及一种多波长面发射激光器，其中发射不同波长激光束的不同类型的面发射激光器构成在同一衬底上，还涉及这种多波长面发射激光器的制造方法。

一般地，面发射激光器在沉积的半导体材料层表面法线方向发射激光束，不同于边缘发射激光器。另外，因为面发射激光器发射圆波束，与边缘发射激光器不同，所以光学系统不需要校正发射光束的截面形状。另外，面发射激光器可以制造成紧凑的尺寸，并且多个面发射激光器可以集成在一个单一的半导体衬底上，所以能够成为一个二维布局。其结果是，面发射激光器在光学应用领域具有很大的潜力，如用于电子计算器、视听设备、激光打印机、激光扫描仪、医疗设备和通信设备。

参见图1，常规的面发射激光器包括一个衬底10，一个下反射器12，一个活性层14和一个上反射器16，它们依次淀积在衬底10上。

衬底10由一种包含预定杂质如n型杂质的砷化钾(GaAs)或磷化铟(InP)形成。上下反射器12和16是分布式布拉格反射器(DBRs)，布拉格反射器通过交替淀积成对不同折射率的半导体层而形成。即下反射器12形成在衬底10上，并由与衬底10的杂质同类的杂质形成，如n型Al_xGa_1-xAs和AlAs交替淀积。上反射器16由与下反射器12相同类型的材料形成，并包括一种与下反射器12的载流子类型相反的半导体材料。例如，交替淀积p型Al_xGa_1-xAs和AlAs。活性层14以单或多量子阱结构或者是超细格栅结构作为一个区域，用于当因电子和空穴复合而发生能量迁移时产生光束。在上反射器16的上表面上设置一个具有一个窗口23a的上电极23并在衬底10的底面上设置一个下电极21。

另外，为了提高经窗口23a发射的光L输出，通过在上反射器16上除窗口23a之下地带的地方注入质子来形成高阻部分18。因此，高阻部分18限制空穴的流动，使得激光振荡发生在窗口23a以下的地带。

在具有上述结构的面发射激光器中，激光束的波长由上下反射体16和12的材料、沉积的结构和活性层的结构决定。所以，当面发射激光器以单个工艺制成单衬底时，很难制造出阵列形式的面发射激光器以发射不同波长的激光束。

另外，在能够发射不同波长激光束的半导体激光器的应用领域，如也可以读取CD类的用于DVD播放器的兼容式光学读取装置，以及发射和接收波长不同的通信设备，提出了把对应于所需的不同波长制造的面发射激光器连接到附加的衬底上的结构。但是，上述这种结构有一个问题，那就是由于在各个面发射激光器组合中的误差而产生较大的光学准直误差。

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多波长面发射激光器，这种面发射激光器直接形成在单一衬底上，从而减小了光学准直误差并且易于制造，还提供了这种面发射激光器的制造方法。

因此，为了实现上述目的，提供了一种发射具有第一波长的光和第二波长的光的多波长面发射激光器，它包括一个衬底；一个用于发射具有第一波长的光的第一面发射激光器，它直接形成在衬底上表面的一部分上，并包括一个通过交替淀积两种具有相同类型但折射率不同的杂质的半导体材料而形成的一个第一下反射器、一个第一活性层和一个通过淀积两个具有不同折射率且杂质类型与第一下反射器的相反的半导体材料层形成的第一上反射器；一个用于发射具有第二波长的光的第二面发射激光器，它直接形成在衬底上表面邻近第一面发射激光器的部分上，并包括通过交替淀积两个具有不同折射率和相同类型杂质的半导体层而形成的第二下反射器、一个第二活性层和一个通过淀积两个具有不同折射率且杂质类型与第二下反射器的相反的半导体材料层形成的第二上反射器；和分别形成在衬底的一个表面及第一、第二上反射器上的用于供电的一个下电极层及第一、第二上电极。