[发明专利]半导体激光器

说明书

本公开提供了一种半导体激光器，所述半导体激光器包括在衬底表面依次生长的缓冲层、下限制层、下波导层、有源区、上波导层、上限制层、帽层、顶部电极，和形成于衬底背面的底部电极，所述上限制层、帽层和顶部电极形成脊条，所述脊条上设置有模式调控阵列结构，所述模式调控阵列结构包括沟道和箭头结构阵列，所述沟道形成于所述脊条的两侧，所述箭头结构阵列包括多个箭头结构单元，每个所述箭头结构单元包括至少一个箭头，其中，所述箭头结构阵列中的箭头结构单元形成于所述半导体激光器的侧向光场分布的N‑1阶模式的峰值位置，N为大于等于2的整数。

技术领域

本公开涉及半导体激光技术领域，更具体地，涉及一种半导体激光器。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、高效率等优点，在材料加工、气体检测、医疗器械和光电对抗等众多领域具有重要应用，随着应用领域拓展，高功率和高光束质量成为对半导体激光器的基本要求。

在实现本公开构思的过程中，发明人现有技术中至少存在如下问题：传统的宽区半导体激光器具有高功率的优势，但侧向上脊宽远大于激射波长，因此会存在大量光学模式，自聚焦、热透镜、光束成丝效应等使器件发散角大，限制了整个器件的光束质量。

发明内容

有鉴于此，本公开的实施例提供了一种半导体激光器。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体激光器，包括在衬底表面依次生长的缓冲层、下限制层、下波导层、有源区、上波导层、上限制层、帽层、顶部电极，和形成于衬底背面的底部电极，所述上限制层、帽层和顶部电极形成脊条，所述脊条上设置有模式调控阵列结构，所述模式调控阵列结构包括沟道和箭头结构阵列，所述沟道形成于所述脊条的两侧，所述箭头结构阵列包括多个箭头结构单元，每个所述箭头结构单元包括至少一个箭头，其中，所述箭头结构阵列中的箭头结构单元形成于所述半导体激光器的侧向光场分布的N-1阶模式的峰值位置，N为大于等于2的整数。

根据本公开的实施例，在每个所述箭头结构阵列中，所述箭头结构单元中箭头数量由所述脊条的中心向两侧递增。

根据本公开的实施例，所述箭头结构单元中箭头的方向与注入电流增大时所述N-1阶模式的峰值位置的变化一致。

根据本公开的实施例，所述箭头的箭尾宽度为1-10μm，箭头宽度为1-5μm。

根据本公开的实施例，所述箭头结构阵列形成于所述脊条靠近所述半导体激光器前腔面和后腔面的两侧，或者形成于所述脊条中部，或者形成于靠近所述半导体激光器前腔面单侧，或者形成于整个脊条的上表面。

根据本公开的实施例，所述脊条的刻蚀深度位于所述上限制层的上表面和所述上波导层下表面之间。

根据本公开的实施例，所述脊条的刻蚀深度为1-3μm。

根据本公开的实施例，所述模式调控结构的刻蚀深度位于所述上限制层的上表面和下表面之间。

根据本公开的实施例，所述模式调控结构的刻蚀深度为1-3μm。

根据本公开的实施例，所述模式调控结构的刻蚀部分与未刻蚀部分的比例为2∶8-8∶2。

根据本公开的实施例，所述模式调控结构的刻蚀部分与未刻蚀部分的比例为6∶4。

根据本公开的实施例，所述有源区包括K1个量子阱和K2个势垒层，其中，K1为大于等于1的整数，K2为大于等于0的整数。

根据本公开的实施例，所述衬底采用的材料为III-V族化合物。

根据本公开的实施例，所述衬底采用的材料为GaSb。

根据本公开的实施例，所述沟道的宽度为1-5μm。

从上述技术方案可以看出，本公开提供的半导体激光器的有益效果如下：