[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用有效

专利信息
申请号: 202110548868.5 申请日: 2021-05-20
公开(公告)号: CN113285351B 公开(公告)日: 2022-12-09
发明(设计)人: 寇君龙;饶志龙 申请(专利权)人: 常州纵慧芯光半导体科技有限公司
主分类号: H01S5/183 分类号: H01S5/183;H01S5/343
代理公司: 上海光华专利事务所(普通合伙) 31219 代理人: 林凡燕
地址: 213000 江苏省常州*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 垂直 发射 激光器 及其 制造 方法 应用
【说明书】:

发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用,包括:衬底;第一谐振器,设置在所述衬底上,所述第一谐振器包括第一谐振腔;第二谐振器,设置在所述第一谐振器上,所述第二谐振器包括第二谐振腔,所述第二谐振腔的谐振频率大于所述第一谐振腔的谐振频率,所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的材料不同;其中,所述第二谐振腔内包括有源层,所述有源层用于发射第一光束;其中,部分所述第一光束垂直耦合至所述第一谐振腔内,形成第二光束;所述第一光束的波长和所述第二光束的波长不同,所述第一光束和所述第二光束通过所述第二谐振器出射。本发明提出的垂直腔面发射激光器可以提高调制带宽。

技术领域

本发明涉及激光技术领域,特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)通常由一对反射镜来表征,该反射镜通常指分布布拉格反射镜(DBR),光谐振腔位于该一对反射镜之间。整个结构可以通过被称为有机金属气相外延法的工艺在衬底晶片上形成。光谐振腔通常还包括间隔层和有源区。有源区通常包括一个或多个量子阱。量子阱通常包括夹在一对相邻的阻挡层之间的量子阱层。量子阱是载流子(也就是电子和空穴)注入到其中的层。电子和空穴在量子阱中复合,并以量子阱中的材料层所确定的波长发射光。量子阱层通常包含低能带隙半导体材料,而阻挡层通常具有比量子阱层的能带隙高的能带隙。以此方式,当器件被正向偏压时,电子和空穴被注入并被俘获在量子阱层中,然后复合而发射特定波长的相干光。由于载流子-光子振荡频率的限制,导致该激光器的调制带宽较低,例如调制带宽通常小于30GHz,无法将该激光器应用于高速更高的光通信中。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷,本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用,该垂直腔面发射激光器可以提高调制带宽,从而应用于高速光通信中。

为实现上述目的及其他目的,本发明提出一种垂直腔面发射激光器,包括:

衬底;

第一谐振器,设置在所述衬底上,所述第一谐振器包括第一谐振腔;

第二谐振器,设置在所述第一谐振器上,所述第二谐振器包括第二谐振腔,所述第二谐振腔的谐振频率大于所述第一谐振腔的谐振频率,所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的材料不同;

其中,所述第二谐振腔内包括有源层,所述有源层用于发射第一光束;

其中,部分所述第一光束垂直耦合至所述第一谐振腔内,形成第二光束;所述第一光束的波长和所述第二光束的波长不同,所述第一光束和所述第二光束通过所述第二谐振器出射。

进一步地,所述第一谐振器还包括第一反射层和第二反射层,所述第一反射层位于所述衬底上,所述第一谐振腔位于所述第一反射层和所述第二反射层之间。

进一步地,所述第二谐振器还包括第二反射层和第三反射层,所述第二谐振腔位于所述第二反射层上,所述第三反射层位于所述第二谐振腔上。

进一步地,所述第二谐振器上还包括绝缘层和第一电极,所述第一电极位于所述绝缘层上,且所述第一电极与所述第三反射层接触。

进一步地,所述第一反射层,所述第二反射层和所述第三反射层的材料不同。

进一步地,所述第二谐振腔的谐振频率和所述第一谐振腔的谐振频率的差值为30-200GHz。

进一步地,当所述第一谐振腔替换所述第二谐振腔时,所述第二谐振腔替换所述第一谐振腔。

进一步地,还包括第二电极,所述第二电极与所述第一谐振器位于所述衬底的两侧。

进一步地,所述第一谐振腔的厚度大于所述第二谐振腔的厚度。

进一步地,所述第三反射层内设置有电流限制层,通过所述电流限制层定义出光口。

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