[发明专利]基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器

说明书

本发明公开了一种基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器，由下至上依次包括GaAs基倾斜衬底、N型金属欧姆接触层、下层DBR、有源区、上层DBR和P型金属欧姆接触层，下层DBR、有源区、上层DBR和P型金属欧姆接触层刻为葫芦形谐振腔，谐振腔周围和垂直腔面发射激光器顶部镀有P型电极，垂直腔面发射激光器底部在GaAs基倾斜衬底上生长N型电极，谐振腔外围通过二氧化硅层包覆。本发明提供的基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器通过改变衬底结构和激光器台面结构，从而优化激光器的偏振特性和模式特性。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器。

背景技术

垂直腔面发射激光器(简称：VCSEL)自问世以来，经历了快速的发展，它具有许多边发射激光器难以比肩的优点，垂直腔面发射激光器凭借其体积小、阈值电流低、转换功率高和可片级测试等优点在最近几年里快速占领半导体激光器市场，在光通信、传感和原子钟等领域发挥着重要作用。

目前的VCSEL由于其材质以及制备工艺的影响，垂直腔面发射激光器的多模现象比较严重，直到湿法氧化工艺在VCSEL制备中的应用，VCSEL的激射模式才得到了很大的提升，但由于氧化技术的不成熟及工艺过程中不稳定等各种因素，氧化孔大小及形状的控制依旧是个难题。

另外，由于垂直腔面发射激光器的谐振腔和增益介质在有源层平面是各向同性的，而且垂直腔面发射激光器内部没有强大的选择机制来确定一个特定的偏振方向，这就导致垂直腔面发射激光器不能输出稳定的偏振光，这为其应用带来了不良影响。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器，以解决现有技术存在的氧化孔大小及形状的难以控制以及垂直腔面发射激光器不能输出稳定的偏振光的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于倾斜衬底新型台面的垂直腔面发射激光器，由下至上依次包括GaAs基倾斜衬底、N型金属欧姆接触层、下层DBR、有源区、上层DBR和P型金属欧姆接触层，所述下层DBR、所述有源区、所述上层DBR和所述P型金属欧姆接触层刻为两条呈轴对称的C形弧线封闭形成的谐振腔，所述谐振腔周围和所述垂直腔面发射激光器顶部镀有P型电极，所述垂直腔面发射激光器底部在所述GaAs基倾斜衬底上生长N型电极，所述谐振腔外围通过二氧化硅层包覆。

进一步的，所述P型电极和所述N型电极通过磁控溅射工艺生长。

进一步的，所述GaAs基倾斜衬底为倾斜生长的GaAs衬底。

进一步的，所述谐振腔顶部的所述P型电极环宽为4微米。

进一步的，所述谐振腔采用干法刻蚀工艺制备。

进一步的，所述垂直腔面发射激光器底部在所述GaAs基倾斜衬底上生长N型电极之前，先对所述GaAs基倾斜衬底减薄抛光。

进一步的，所述GaAs基倾斜衬底减薄的厚度为80～100微米。

进一步的，所述二氧化硅层上开有电极窗口。

进一步的，采用湿法腐蚀在所述二氧化硅层上开电极窗口。

进一步的，所述N型金属欧姆接触层和所述下层DBR之间设有氧化限制层，所述氧化限制层采用高温湿法氧化工艺形成氧化限制孔。