[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，其中垂直腔面发射激光器包括：衬底；外延基本结构，位于衬底的一侧；外延基本结构包括多个有源区，多个有源区沿外延生长方向层叠设置；相邻两层的有源区之间由隧道结连接；介质层，位于外延基本结构远离衬底的一侧；驻波调节层，穿插在外延基本结构中，并靠近介质层设置；驻波调节层用于调节激光的驻波分布，以使驻波光场中的波峰偏离外延基本结构的出光腔面；其中出光腔面为外延基本结构远离衬底的表面。减少了界面态对光子的吸收，从而实现更高水平的COD阈值，保证器件具有更高的功率密度输出。

技术领域

本发明实施例涉及激光器技术领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于发光二极管(light emitting diode，LED)和激光二极管(Laser Diode，LD)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，成为下一代激光雷达的理想光源。

目前，为了实现VCSEL更高的功率密度输出，业界逐渐采用多结结构设计，即通过隧道结将多个有源区串联起来，以实现出光功率成倍的提高，截至目前已经实现了八结及以上VCSEL结构的开发。通过这种多结结构设计，VCSEL功率密度已经达到了边发射器件类似的技术水平；然而这也使得VCSEL面临和边发射器件一样的挑战，即在高光功率密度作用下，激光器腔面温度迅速升高进而诱发腔面处带隙收缩，加剧光子吸收，促使腔面烧毁，造成灾变性光学镜面损伤(catastrophic optical damage，COD)。

发明内容

本发明实施例提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，以提高垂直腔面发射激光器抗COD性能，实现器件更高的功率密度输出。

根据本发明的一方面，提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：

衬底；

外延基本结构，位于所述衬底的一侧；所述外延基本结构包括多个有源区，多个所述有源区沿外延生长方向层叠设置；相邻两层的有源区之间由隧道结连接；

介质层，位于所述外延基本结构远离所述衬底的一侧；

驻波调节层，穿插在所述外延基本结构中，并靠近所述介质层设置；所述驻波调节层用于调节激光的驻波分布，以使驻波光场中的波峰偏离所述外延基本结构的出光腔面；所述出光腔面为所述外延基本结构远离所述衬底的表面。

可选的，所述外延基本结构还包括：

第一布拉格反射层，位于所述衬底的一侧；多个所述有源区均位于所述第一布拉格反射层远离所述衬底的一侧；

第二布拉格反射层，位于最远离所述衬底的有源区远离所述衬底的一侧；

电流扩散层，位于所述第二布拉格反射层远离所述衬底的一侧；

接触层，位于所述电流扩散层远离所述衬底的一侧；

其中，所述驻波调节层位于所述电流扩散层与所述第二布拉格反射层之间、所述电流扩散层内或者所述电流扩散层与所述接触层之间。

可选的，所述驻波调节层的材料包括ALGa_1-x As_x；其中，As的组分X基于激光的波长进行调节。

可选的，P的组分X大于0，且小于或等于0.45。

可选的，所述驻波调节层的光学厚度大于二分之一的激射波长，且小于激射波长；

所述驻波调节层的材料与所述电流扩散层的材料相同。

可选的，所述有源区包括：