[发明专利]电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器，特别涉及一种电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器做为一种新型半导体激光器，受到了越来越多的关注。相对于常见的边发射半导体激光器而言，垂直腔面发射激光器具有远场发散角较小，圆形光斑，光损伤阈值较高，便于进行二维集成等优势，具有很大的应用潜力。但其中存在的一个主要问题是，为了满足泵浦掺铒光纤激光器及光纤放大器等应用需求，需要提高垂直腔面发射激光器的输出功率，而由于垂直腔面发射激光器的谐振腔长较短，多为波长量级，因此提高输出功率的主要途径就是采用面积较大的出光窗口来增加有源区体积，提高输出功率。但出光窗口面积的增大将导致高阶横模增多，激光光束质量变差；出光窗口面积较小的器件光束质量较好，但输出功率很低，无法满足高功率应用的需求。因此，就提出了垂直外腔面发射激光器这一解决方案，使用这种器件，能够通过提高出光窗口面积来提高输出功率，同时使用外腔结构来控制激光光束质量。垂直外腔面发射激光器有光泵浦和电泵浦两种泵浦方式，光泵浦器件需要外加泵浦光源，结构较复杂，机械稳定性较差并且效率较低；已开发出的电泵浦器件多为底发射结构，激光器的出光窗口在衬底面上，激光器的谐振腔中包含有衬底部分，当器件在较高驱动电流下工作时，由于衬底温度的上升，形成的温度梯度导致的热透镜效应将对光束质量产生影响，并且底发射结构需要进行双面对准光刻，增加了工艺的复杂程度和制造成本，而且底发射结构不适用于衬底吸收较大的波段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用电泵浦顶发射外腔结构，器件结构和散热装置较为简单，并且是无需双面对准工艺的电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器。

为解决上述技术问题，本发明的电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器包括散热装置，N面电极，N型半导体分布布拉格反射镜，多量子阱增益区，P型半导体分布布拉格反射镜，P面电极，外腔镜；所述的外腔镜为平凹镜，N型半导体分布布拉格反射镜与P型半导体分布布拉格反射镜之间构成一个主谐振腔，外腔镜以及P型半导体分布布拉格反射镜之间也构成一个副谐振腔。

使用MOCVD依次生长N型半导体分布布拉格反射镜，多量子阱增益区以及P型半导体分布布拉格反射镜结构，N面电极在N型半导体分布布拉格反射镜的下表面上，并通过In焊料与散热装置连接，P面电极在P型半导体分布布拉格反射镜上表面上，同时在其上制作出光窗口，外腔镜固定在光学调整架上，并与出光窗口对准。

本发明的优点：采用电泵浦结构，因此无需外加泵浦激光光源以及为泵浦光源附加的散热装置，无需使用结构复杂的调节装置，结构较为紧凑，具有极好机械及热稳定性，对外界环境变化不敏感；引入外腔结构改善光束质量的同时，采用了顶发射芯片结构，避免了底发射结构中光束通过衬底而受到热透镜效应的影响，进一步改善了光束质量；由于采用了顶发射结构，避免了光束通过衬底被衬底吸收，因此该结构同时适用于发射可见光及近红外波段激光；器件工艺流程与现有的垂直腔面发射激光器制备工艺兼容，由于采用顶发射结构，因而无需双面对准工艺，简化了器件制备的工艺流程，并降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明结构示意图。散热装置1，N面电极2，N型半导体分布布拉格反射镜3，多量子阱增益区4，P型半导体分布布拉格反射镜5，P面电极6，外腔镜7.

具体实施方式

如图所示，本发明的电泵浦顶发射垂直外腔面发射激光器包括：散热装置1，N面电极2，N型半导体分布布拉格反射镜3，多量子阱增益区4，P型半导体分布布拉格反射镜5，P面电极6，外腔镜7，出光窗口处镀有增透光学膜，用来消除表面反射，加强光的反馈强度，来形成外腔结构。所述散热装置1为微通道水冷热沉，多量子阱增益区4为周期性InGaAs/GaAsP多量子阱增益区，N型半导体分布布拉格反射镜3，P型半导体分布布拉格反射镜5以及外腔镜7共同构成激光谐振腔。这种谐振腔是一种三镜面谐振腔，分为主腔和副腔，N型半导体分布布拉格反射镜3及P型半导体分布布拉格反射镜5构成的谐振腔是主腔，为有源腔；P型半导体分布布拉格反射镜5与外腔镜7之间构成的谐振腔是副腔，为无源腔，用来控制光束质量。