[发明专利]低发散角单纵模边发射光子晶体激光器

权利要求书

1.一种低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，包括： 

一衬底； 

一N型电极，其制作在衬底的背面； 

一N型光子晶体波导，其制作在衬底的上面，用于形成电流注入通道和纵向光场扩展； 

一N型下波导层，其制作在N型光子晶体波导的上面； 

一有源区，其制作在N型下波导层的上面，提供光增益； 

一P型上波导层，其制作在有源区的上面，用于形成电流注入通道和纵向光场限制； 

一P型上限制层，其制作在P型上波导的上面，该P型上限制层的纵向剖面为一脊型结构，脊形结构上部的一侧为整体结构，另一侧为人工微结构，该人工微结构中包括多个狭槽，用于形成电流注入通道和纵向侧向光场限制； 

一P型欧姆接触层，其制作在P型上限制层脊型结构上部的上面，用于形成欧姆接触； 

一绝缘层，其制作在P型上限制层脊型结构下部的上面和脊形结构上部的侧面； 

一P型电极，制作在P型上限制层脊形结构的一侧、绝缘层的上面，该P型电极同时还制作在P型欧姆接触层的上面； 

其中该脊型结构的整体结构部分为脊型波导增益区，另一侧的人工微结构部分为光子晶体选模区。 

2.根据权利要求1所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中N型光子晶体波导由多个周期组分渐变或突变高低折射率材料交替分布一维光子晶体构成，周期数大于5。 

3.根据权利要求1所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中横向光子晶体选模区的周期或准周期数为10-40个，周期或准周期长度 为3-20μm，狭槽宽度0.8-1.6μm，可以通过普通光刻和干法刻蚀技术制备。 

4.根据权利要求3所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中所述光子晶体选模区，周期或准周期狭槽刻蚀深度到上限制层，即所述的P型上限制层脊型结构的上部的高度小于P型上限制层的厚度。 

5.根据权利要求1所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中所述P型上限制层的脊型结构的上部的宽度为2-5μm，该脊形结构上部一侧的整体结构的长度大于100μm。 

6.根据权利要求1所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中衬底的材料为GaAs、InP、GaSb或GaN，波长覆盖紫外到远红外波段。 

7.根据权利要求4所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中所述有源区的结构为量子阱、量子点或超晶格材料。 

8.根据权利要求1所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中构成N型光子晶体波导材料的折射率高于P型上限制层的折射率，以保证模式扩展和基模较强的增益。 

9.根据权利要求8所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中N型光子晶体波导为采用组分渐变折射率设计来降低垂直方向周期结构肖特基势垒限制，降低串联电阻，改善热特性。 

10.根据权利要求9所述的低发散角单纵模光子晶体边发射激光器，其中N型光子晶体波导由多对组分渐变或突变高低折射率分布一维光子晶体构成，周期或准周期数5-20对，对单纵模激光器光场进行模式调控，增大模场面积，降低垂直发散角。