[发明专利]一种小发散角半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种小发散角半导体激光器，其特征在于：半导体激光器为脊形半导体激光器，包括半导体激光器本体以及设置在半导体激光器本体出光端的一侧或者两侧的模斑转换器，模斑转换器与激光器本体具有相同的有源层，在模斑转换器区域的有源层的上方设置有模场扩展层，模场扩展层仅设置在模斑转换器区域，在模斑转换区域，模场扩展层让激光器垂直方向的光场扩展变大，模式逐渐扩大，垂直方向发散角减小；

激光器本体位于有源层的上方依次外延有 P型InP 上限制层、接触层，模斑转换器区域位于模场扩展层上方依次外延有 P型InP 上限制层、接触层。

2.如权利要求1所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：所述半导体激光器本体包括衬底以及从下至上依次制作在衬底上的缓冲层、N 型AlInAs下限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层、P 型AlInAs 上限制层、P型InP上限制层、接触层，所述模斑转换器包括衬底以及从下至上依次制作在衬底上的缓冲层、N 型AlInAs下限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层、P 型AlInAs 上限制层、第一P型InP上限制层、模场扩展层、第二P型InP上限制层、接触层；模斑转换器的第一P型InP上限制层、模场扩展层、第二P型InP上限制层的总厚度与半导体激光器本体的P型InP上限制层总厚度相同。

3.如权利要求1或2所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：半导体激光器本体长度100-500um，模斑转换器长度10-50um。

4.如权利要求1或2所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：模场扩展层采用P型InGaAsP材料；模场扩展层的厚度为0.01-0.5um；模场扩展层以下P型InP限制层的厚度为0.1-2um之间；衬底采用N型InP材料；缓冲层采用N 型InP材料，下波导层采用Al_xGa_yIn_1-x-yAs 材料,多量子阱层采用 AlGaInAs/ AlGaInAs材料，上波导层采用Al_xGa_yIn_1-x-yAs材料。

5.如权利要求1所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：模场扩展层刻蚀形貌为矩形或者梯形或者矩形与梯形的拼凑图形，梯形的下底靠外，梯形的上底靠内；矩形与梯形的拼凑图形中，矩形位于梯形的上底或/和下底。

6.如权利要求5所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：在制作脊波导时，整条脊波导为长条型。

7.如权利要求5所述的小发散角半导体激光器，其特征在于：在制作脊波导时，脊波导在激光器本体区域为长条型，在模斑转换器区域为梯形或者矩形与梯形的拼凑形状，当模场扩展层刻蚀形貌为梯形或者矩形与梯形的拼凑图形时，脊波导将模场扩展层包含在里面。

8.一种小发散角半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一次外延生长，包括：先在衬底上依次生长缓冲层、N 型AlInAs下限制层、下波导层、多量子阱层、上波导层、P 型AlInAs 上限制层、部分P型InP上限制层、P型InGaAsP 模式扩展层、P型InP模式扩展层覆盖层，形成第一外延结构；

通过光刻工艺将第一外延结构上的激光器本体区域的模场扩展层去除，仅仅保留出光端一侧或两侧的模斑转换器区域的模场扩展层；

第二次外延生长，包括：在经过光刻工艺后的第一外延结构上继续生长剩余的P型InP上限制层、接触层，形成第二外延结构；

在第二外延结构上制作脊波导激光器。

9.如权利要求8所述的小发散角半导体激光器的制备方法，其特征在于：经过光刻工艺后，模场扩展层刻蚀形貌为矩形或者梯形或者矩形与梯形的拼凑图形，梯形的下底靠外，梯形的上底靠内；矩形与梯形的拼凑图形中，矩形位于梯形的上底或/和下底。

10.如权利要求8或9所述的小发散角半导体激光器的制备方法，其特征在于：制作脊波导激光器的脊波导时，整条脊波导为长条型或者脊波导在激光器本体区域为长条型，在模斑转换器区域为梯形或者矩形与梯形的拼凑形状；当模场扩展层刻蚀形貌为梯形或者矩形与梯形的拼凑图形时，脊波导将模场扩展层包含在里面。