[发明专利]光子晶体激光器

说明书

本发明公开了一种光子晶体激光器，包括：有源层(6)；N型下波导层(5)，设置在有源层(6)下，用于形成电流注入通道和纵向光场限制；以及光子晶体波导层(4)，设置在N型下波导层(5)下，包括多个波导组件，每个波导组件包括：高折射率层(41)，以及低折射率层(42)，设置在高折射率层(41)上，低折射率层(42)的折射率不高于高折射率层(41)的折射率，多个波导组件的高折射率层(41)和低折射率层(42)交替设置，其中，低折射率层(42)包括从高折射率层(41)依次形成的折射率下降部(421)、过渡部(422)、和折射率上升部(423)，折射率下降部(421)的折射率从高折射率层(41)的折射率逐渐下降到过渡部(422)的折射率，折射率上升部(423)的折射率从过渡部(422)的折射率逐渐上升到高折射率层(41)的折射率。

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，具体地，涉及一种光子晶体激光器。

背景技术

半导体激光器具备功率高、可靠性强、寿命长、体积小以及成本低等诸多优点，广泛应用于泵浦、医疗、通信等领域。但是，传统半导体激光器受限于自身量子阱波导结构限制的应用，其垂直(快轴)发散角较大，输出光束质量相比固体、气体激光器较差，需要复杂的光束整形才能应用。为了减小半导体激光器的垂直发散角，研究人员提出一些改善方法，如：模式扩展层、宽波导结构、耦合波导结构、光子晶体结构等。其中在垂直方向(外延结构方向)引入光子晶体结构，利用人工构造光子禁带，实现对光子态的调控。

光子晶体激光器虽然可以大幅度降低垂直发散角，但是光子晶体结构的引入，使界面处引入大量的缺陷，增加了器件的串联电阻，严重影响了器件的散热、电光转化效率等性能。此外，传统法布里-珀罗腔激光器腔长方向光功率分布并不是均匀的，光的模式增益也是不均匀的。前腔光功率密度大、消耗载流子多；后腔光功率密度低、消耗载流子少，造成腔长方向的“空间烧孔”现象，严重影响了器件的高功率输出。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光子晶体激光器，以解决上述至少之一的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光子晶体激光器，包括：有源层；N型下波导层，设置在有源层下，用于形成电流注入通道和纵向光场限制；以及光子晶体波导层，设置在N型下波导层下，包括多个波导组件，每个波导组件包括：高折射率层，以及低折射率层，设置在高折射率层上，低折射率层的折射率不高于高折射率层的折射率，多个波导组件的高折射率层和低折射率层交替设置，其中，低折射率层包括从高折射率层依次形成的折射率下降部、过渡部、和折射率上升部，折射率下降部的折射率从高折射率层的折射率逐渐下降到过渡部的折射率，折射率上升部的折射率从过渡部的折射率逐渐上升到高折射率层的折射率。

根据本发明的实施例，其中，低折射率层的折射率呈线性函数或者幂指函数逐渐下降或者逐渐上升。

根据本发明的实施例，其中，低折射率层的折射率曲线关于一条直线对称。

根据本发明的实施例，还包括：P型上波导层，设置于有源层上，用于形成电流注入通道和纵向光场限制；P型上限制层，设置于P型上波导层上，并形成远离P型上波导层突出的脊形部；P型欧姆接触层，设置于P型上限制层的脊形部上；绝缘层，覆盖在P型上限制层的上表面和脊形部的侧面上；P型电极层，设置于脊形部的高于绝缘层厚度的侧面、绝缘层的上表面、以及P型欧姆接触层的上表面；以及缓解槽，设置于脊形部的位于光子晶体激光器光功率密度低的第一侧，用于缓解激光器腔长方向的“空间烧孔效应”。

根据本发明的实施例，其中，缓解槽通过刻蚀部分所述P型欧姆接触层直至露出部分所述P型上限制层或所述P型上波导层的上表面。

根据本发明的实施例，其中，缓解槽具有大致的V形，并且从光子晶体激光器的第一侧朝向与第一侧相对的第二侧逐渐收缩。

根据本发明的实施例，其中，第一侧设有折射率大于90％的反射膜，第二侧设有折射率小于10％的增透膜。