[发明专利]利用一非对称光限制孔控制偏振的VCSELS

说明书

发明领域

本发明涉及一种垂直腔面发射的激光器(VCSEL)，特别地，涉及一种用于控制和稳定偏振的、具有非对称光限制结构的VCSEL。

背景技术

在光通信领域中，具有增益显著的垂直腔表面发射的激光器是非常重要的。通过利用半导体激光器提供高转换速度，例如，III-V合金化合物已制成这种用于光传送器的逻辑选择器。其原因包括；可靠性，易于耦合，和测试几个原因，VCSEL超过传统边缘发射器已获得公认。利用公知的平面处理工艺和装置典型地制作VCSEL，并且很好地适合于其它有源和无源成分的整合。

典型地，VCSEL具有一个公共的背面接触面和在发射面上有一个带孔的接触面，从光学器件出口通过孔发射。接触孔通常是圆的，因为这样可以较好地适合与光纤校准。

来自这种标准VCSEL的光偏振是不可预测的，因为它趋于从一个器件到另一个器件的随机取向。另外，偏振可以在特定的高速工作中转换。特别是当用于与偏振传感器器件连接时，从一VCSEL发射的光的偏振是重要的，并且，已努力试图适应或控制VCSEL的偏振。

在激光和光电学会1996年年会IEEE 1卷，1996，第211到212页，由Fiedler等人发表题为“具有椭圆出射孔的氧化单模单偏振VCSEL的高频特性”的文章中，讨论了在氧化的VCSEL上设置椭圆出射孔以尽量控制偏振的单模光发射技术。

由Panajotov等人发表题为“在平面中各向异性应变对于垂直腔表面发射激光器的偏振特性的影响”(Applied Physics Letters，77卷，第11号，2000年9月11日)文章中，详述了为了表明在两个具有垂直线性偏振的基模之间转换的存在，向VCSEL施加一引起平面中各向异性应变的外因。

Corzine等人的美国专利US6,188,711号也描述了用于控制VCSEL的偏振而施加的外部应力或者压力。

1999年12月14日公开的美国专利US6,002,705中，Thornton描述波长和偏振复合的垂直腔表面发射激光器，其中压力包括在激光器的自由表面上设置部件。所述感应部件的压力由具有比包括激光器件表面层材料的热膨胀系数高的材料制成。

1999年9月14日公开的Pamulapati等人的美国专利US5,953,962中，描述了一个在VCSEL中控制偏振状态的施加应力的方法。在US5,953,962专利中，VCSEL是共晶地与一个晶核衬底结合，该衬底具有预设各向异性热膨胀系数。在形成过程中，在激光腔中施加一个单轴向应变。

2000年11月28日公开的Yoshikawa等人的美国专利US6,154,479中，描述一个VCSEL，其中偏振方向的控制由限制顶部镜面的横截面尺寸实现，以使在由镜面提供的波导中只限制一单横基模。制作一个非圆形或者椭圆器件用以控制偏振。

1999年11月30日公开的Gaw等人的美国专利US5,995,531中，也描述了一个椭圆横截面的顶部镜面，只要由器件发射偏振光在脊背向下蚀刻到离子注入区以形成细长形时，同时在脊中形成所述顶部镜面。从现有技术中已经知道，通过在底部发射激光器上使用长方形气柱结构，非对称氧化孔和一个椭圆孔来控制偏振。

上述所有方法涉及复杂的制作和/或方法步骤，并且需要简单的技术来控制和稳定VCSEL的偏振。

本发明的目的在于解决上述偏振转换的问题，特别是当VCSEL在大量调制信号下工作时，通过改变光限制孔的对称性，解决偏振转换的问题。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，所述VCSEL包括：一个底部镜面结构；一个顶部镜面结构；一个夹在顶部镜面结构和底部镜面结构之间的有源层；与顶部镜面结构和底部镜面结构连接的电接触层；和在顶部镜面结构中限制从VCSEL到一非对称路径的光输出的限制装置。

根据本发明的第二方面，提供一种用于控制偏振的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的制作方法，所述方法包括：提供一个VCSEL，所述VCSEL具有一个底部镜面结构；一个顶部镜面结构；一个夹在顶部镜面结构和底部镜面结构之间的有源层；和与顶部镜面结构和底部镜面结构连接的电接触层；和在顶部镜面结构中限制从VCSEL到一非对称路径的光输出的限制装置。

附图的简要说明

参照附图，详细描述本发明，其中：

图1表示根据本发明第一方面VCSEL的横剖面视图；

图2表示产生自发发射的光发射器件的工作原理图；