[发明专利]基于磷化铟基耦合脊阵列的半导体激光器及其制备方法

说明书

本公开提供了一种基于磷化铟基耦合脊阵列的半导体激光器，其由磷化铟基外延片基材加工而成，所述半导体激光器包括：量子阱有源层，位于所述半导体激光器中间，用于发射激光；N区结构层，位于量子阱有源层之下，用于提供电子以及对载流子和光场的限制；以及P区结构层，位于量子阱有源层之上，用于提供空穴以及对载流子和光场的限制；所述P区结构层包括由M条脊波导构成的耦合脊阵列，M≥2，所述耦合脊阵列使得各个相邻脊波导下方有源区输出光场之间实现相干耦合，同时也加强了脊波导对于有源区中光场的限制作用，避免激光器以多横模模式激射，使输出光束质量更高。

技术领域

本公开涉及半导体光电子技术领域，尤其涉及一种基于磷化铟基耦合脊阵列的半导体激光器及其制备方法。

背景技术

磷化铟基半导体激光器凭借其成本较低、材料质量较好同时能够兼容传统通讯所用激光器成熟的制备工艺，且易与其它器件实现集成等优势而具有广泛的市场应用前景。目前，市场上商用的半导体激光器主要是磷化铟基半导体激光器。

为了满足市场对于半导体激光器的整体性能的日益增高的需求，激光器器件必须同时具有高的输出功率以及好的光束质量，这样才能在后续的实际应用中更好的进行整形及利用。作为商用市场中的主要产品，磷化铟基半导体激光器的性能需要更加提升才能满足市场需求。为了达到高的输出功率，最为传统并且最为直接的方法是加大激光器器件的脊宽度，通过这种方法增大激光器中的发光区域，从而提升激光器的输出功率这种方法增大激光器中的发光区域，从而提升激光器的输出功率。

但是加大激光器的脊宽在提升了输出功率的同时也会带来我们所不希望出现的负面影响，其中就包括光束质量的下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供一种基于磷化铟基耦合脊阵列的半导体激光器及其制备方法，以缓解现有技术中为了达到高的输出功率，直接加大激光器器件脊宽度的方法而带来的光束质量下降等技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于磷化铟基耦合脊阵列的半导体激光器，其由磷化铟基外延片基材加工而成，所述半导体激光器包括：量子阱有源层，位于所述半导体激光器中间，用于发射激光；P区结构层，位于量子阱有源层之上，用于提供空穴以及对载流子和光场的限制，所述P区结构层包括由M条脊波导构成的耦合脊阵列，M≥2，所述耦合脊阵列使得各个相邻脊波导下方有源区输出光场之间实现相干耦合；以及N区结构层，位于量子阱有源层之下，用于提供电子以及对载流子和光场的限制。

在本公开的一些实施例中，所述半导体激光器还包括：P区欧姆接触电极，位于P区结构层最外侧，用于与外接部件形成欧姆接触；解理沟，位于激光器的两侧侧壁处，与耦合脊阵列平行，用于防止后期烧结激光器时焊料在侧壁导致的短路；介质薄膜，位于P区欧姆接触电极下，用于使不进行电注入的区域形成电绝缘；电注入窗口，位于耦合脊阵列上侧与P区欧姆接触电极的接触部位，用于为激光器注入电流；以及N区欧姆接触电极，位于N区结构层最外侧，用于与外接部件形成欧姆接触。

在本公开的一些实施例中，所述半导体激光器的P区欧姆接触电极由金属材料制成，所述金属材料为Ti/Au、Au/Zn/Au或Cr/Au。

在本公开的一些实施例中，所述半导体激光器的介质薄膜由氧化硅或氮化硅材料制成，厚度为100nm-600nm。

在本公开的一些实施例中，所述的半导体激光器的N区欧姆接触电极由金属材料制成，所述金属材料为Au/Ge/Ni或Cr/Au。

在本公开的一些实施例中，所述半导体激光器的P区结构层包括：P区波导层，位于量子阱有源层之上，用于传导量子阱有源层发出的激光；P区磷化铟限制层，位于P区波导层之上，其为P型掺杂；以及P区InGaAs欧姆接触层，位于P区磷化铟限制层之上，其为P型重掺杂。