[发明专利]一种半导体激光器及其制备方法

说明书

本申请涉及一种半导体激光器及其制备方法。半导体激光器包括：外延结构、电流注入区和非电流注入区。在外延结构的部分区域沿第一方向依次设置第一非电流注入区、第一电流注入区、第二电流注入区、第二非电流注入区。第一电流注入区和第二电流注入区的电流注入大小不同。上述结构设计，可降低半导体激光器腔面区域的载流子密度，从而降低腔面温度，提高光学灾变损伤阈值。进一步在第二非电流注入区设置第二限制凹槽，一方面进一步降低了前腔面区域的载流子密度，另一方面有效控制第二非电流注入区面积过大带来的损耗增加。本方案可以保持相同注入电流下光功率输出基本相同，同时降低了腔面温度，提高了半导体激光器的最高输出功率和可靠性。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体激光器及其制备方法。

背景技术

腔面光学灾变损伤（COMD：Catastrophic Optical mirror Degradation）是半导体激光器最普遍的失效形式之一。该失效形式会严重影响半导体激光器的最高输出功率、寿命和可靠性。由于COMD和半导体激光器腔面的温度有很强的相关性，因此降低腔面温度在一定程度上可以提高COMD阈值。

现有技术中，通过器件结构设计降低腔面温度的一般方法为在半导体激光器靠近腔面的部分设置一个非注入窗口，通过降低载流子向腔面扩展，从而降低腔面处非辐射复合几率，达到降低腔面温度的目的。非注入窗口长度越长，载流子向腔面扩展的越弱，但是随着非注入窗口横向长度的增加，光吸收损耗会增加，半导体激光器的最大输出功率会呈现下降趋势，会大大影响半导体激光器的输出功率（P_out）和电光转换效率(PCE= P_out/I*V)。

因此，目前现有技术中的方法，非注入区窗口的长度只能在有限的范围内调整，对于降低腔面温度的效果相对有限，无法同时实现高功率、高效率和高可靠性的最终要求。

发明内容

本申请的目的是为了克服现有技术存在的半导体激光器结构中降低腔面温度的效果相对有限，无法同时实现高功率、高效率和高可靠性的最终要求的缺陷，提供一种半导体激光器及其制备方法，该半导体激光器可以降低半导体激光器腔面区域的载流子密度，从而降低了半导体激光器的腔面温度，达到了提高光学灾变损伤阈值的目的。该半导体激光器还可以有效控制由于第二非电流注入区面积过大带来的损耗增加。本方案可以保持相同注入电流下光功率输出基本相同，同时提高了半导体激光器的最高输出功率，在保证半导体激光器高功率、高性能输出的同时，大大提高了半导体激光器的寿命和可靠性。

为了实现上述目的，本申请提供了一种半导体激光器，包括：

外延结构以及设置于所述外延结构上的电流注入区和非电流注入区；

所述半导体激光器具有设置于所述外延结构两侧，并且反射率不同的前腔面和后腔面，所述前腔面与所述后腔面之间的距离为所述半导体激光器的谐振腔，所述谐振腔的腔长为L_cavity；所述后腔面指向所述前腔面的方向为第一方向；

所述电流注入区包括：完全电流注入的第一电流注入区和部分电流注入的第二电流注入区；

所述非电流注入区包括：靠近所述后腔面的第一非电流注入区和靠近所述前腔面的第二非电流注入区；

在所述外延结构的部分区域，沿所述第一方向依次分布着：所述第一非电流注入区、所述第一电流注入区、所述第二电流注入区、所述第二非电流注入区；

所述第二非电流注入区包括：第二限制凹槽，设置于所述第二电流注入区和所述前腔面之间；

在所述第一方向上，所述第二非电流注入区的长度为L2，所述第二限制凹槽的长度为L4，L4＜L2。