[实用新型]垂直腔面发射激光器

说明书

本实用新型实施例提供一种垂直腔面发射激光器。垂直腔面发射激光器包括：N‑DBR，所述N‑DBR设置在衬底上方并且包括层叠设置的第一分布布拉格反射镜；有源层，所述有源层设置在所述N‑DBR上并且包括层叠设置的量子阱结构；P‑DBR，所述P‑DBR设置在所述有源层上并且包括层叠设置的第二分布布拉格反射镜。本实用新型实施例提供的垂直腔面发射激光器，通过在有源层上设置量子阱结构、N‑DBR和P‑DBR上设置多模结构，实现了单模偏振，偏振更敏感，能够降低VCSEL的阈值电流，提高了光电转换效率使得输出光束的质量更高。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，自1996年投入商用以来，虽然已经在很多领域中如光通信、信息读取、三维成像、激光雷达等获得广泛应用，但却在应用过程中一直处于低功率水平，直到最近几年VCSEL材料生长与制备技术的发展才使其功率水平开始得到大幅度的提高，从而为VCSEL激光器的应用发展开辟了广阔的前景。然而，随着VCSEL激光功率不断得到提高，传统的垂直腔面发射激光器的阈值电流较高，光电转换效率低，又因谐振腔长很短，使VCSEL极易工作在动态单纵模的状态。为了实现较高的输出功率，需要将VCSEL的出光尺寸开的很大，因此会出现多个横向模式，影响了器件性能，限制了VCSEL的进一步发展。

因此，如何提出一种垂直腔面发射激光器，能够降低VCSEL的阈值电流，提高光电转换效率，实现更宽的调谐范围、输出光束的质量更高、响应时间更短成为业界亟待解决的重要课题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种垂直腔面发射激光器，用以降低VCSEL的阈值电流，提高光电转换效率，实现更宽的调谐范围、输出光束的质量更高。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：N-DBR，所述N-DBR设置在衬底上方并且包括层叠设置的第一分布布拉格反射镜；有源层，所述有源层设置在所述N-DBR上并且包括层叠设置的量子阱结构；P-DBR，所述P-DBR设置在所述有源层上并且包括层叠设置的第二分布布拉格反射镜。

根据本实用新型的一个实施例，所述N-DBR包括至少7个所述第一分布布拉格反射镜。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述第一分布布拉格反射镜包括Si层和位于所述Si层上的SiO2层。

根据本实用新型的一个实施例，所述N-DBR还包括位于层叠设置的所述第一分布布拉格反射镜上的AlGaAs包层、以及位于所述AlGaAs包层上的空气层。

根据本实用新型的一个实施例，所述有源层包括3个层叠设置的所述量子阱结构。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述量子阱结构包括GaAs层和位于所述GaAs层上的AlGaAs层。

根据本实用新型的一个实施例，所述P-DBR包括至少22个所述第二分布布拉格反射镜。

根据本实用新型的一个实施例，每个所述第二分布布拉格反射镜包括GaAs层和位于所述GaAs层上的AlGaAs层，其中，所述AlGaAs层的折射率大于所述GaAs层的折射率。

根据本实用新型的一个实施例，垂直腔面发射激光器还包括：N电极，所述N电极设置在所述衬底的底面上；第一缓冲层，所述第一缓冲层设置在所述衬底的顶面和所述N-DBR之间；第二缓冲层，所述第二缓冲层设置在所述P-DBR上；P电极，所述P电极设置在所述第二缓冲层上。

根据本实用新型的一个实施例，所述N-DBR包括被所述有源层覆盖的第一顶面以及暴露的第二顶面，其中，所述第二顶面、所述有源层的侧壁、所述P-DBR的侧壁和所述第二缓冲层的侧壁覆盖有掩模。