[发明专利]光子晶体激光器

说明书

本公开提供一种光子晶体激光器，涉及半导体激光器领域，其包括衬底，依次叠设于衬底上的N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型限制层、绝缘层、欧姆接触层以及P面电极层；其中，在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的第一膜层和第二膜层，用于抑制光波模式在腔长方向形成振荡；在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面设置反射率为0％‑10％的第三膜层，另一个侧面设置反射率为90％‑100％的第四膜层，用于光波模式在侧面方向形成振荡。本公开保证输出光信号高功率的情况下，可以避免产生纵向烧孔效应。

技术领域

本公开涉及半导体激光器的技术领域，尤其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。其中，输出功率是衡量半导体激光器的重要指标之一。通常可以通过增加激光器的条宽、腔长等途径，来提高激光器的输出功率。然而，较大的条宽会引起自发辐射效应，较长的腔长会引起严重的纵向烧孔效应，同时，激光器的输出功率会受到激光器发光面积的限制，上述因素影响了激光器可输出的最大功率。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了光子晶体激光器，以改善输出大功率光信号的情况下会引起自发辐射效应以及纵向烧孔效应的问题。

本公开的一个方面提供了一种光子晶体激光器，包括：衬底，依次叠设于衬底上的N型限制层、N型波导层、有源层、P型波导层、P型限制层、绝缘层、欧姆接触层以及P面电极层；其中，在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的第一膜层和第二膜层，用于抑制光波模式在腔长方向形成振荡；在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面设置反射率为0％-10％的第三膜层，另一个侧面设置反射率为90％-100％的第四膜层，用于光波模式在侧面形成振荡。

根据本公开的实施例，P型限制层被腐蚀部分结构形成凸棱，在凸棱两侧叠设绝缘层；欧姆接触层被腐蚀部分结构，覆盖于凸棱的表面。

根据本公开的实施例，凸棱的宽度为5μm-300μm。

根据本公开的实施例，凸棱呈周期性设置，其中，周期数目大于2，周期间距大于100μm。

根据本公开的实施例，光子晶体激光器的腔长长度为0.5mm-6mm，侧向长度为0.5mm-1mm；其中，设置腔长方向的长度大于侧向长度。

根据本公开的实施例，衬底远离N型限制层的一面还设置有N面电极层；N面电极层以及P面电极层的制备采用热蒸发或磁控溅射技术。

根据本公开的实施例，第一膜层、第二膜层、第三膜层以及第四膜层的材料均可以采用TiO₂、SiO₂、Ta₂O₅、SiO₂、Al₂O₃中的任一种。

根据本公开的实施例，在第三膜层上设置钝化层，用于提高光子晶体激光器的增透膜腔面的阈值损伤功率；其中钝化层的材料可以采用AlN、GaAs中的任一种。

根据本公开的实施例，衬底的材料可以采用GaAs、InP、GaN、GaSb中的任一种；N面电极层的材料采用AuGeNiAu；P面电极层的材料可以采用TiPtAu、AuZnAu、CrAu中的任一种。

在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案至少包括以下有益效果：(1)设置腔长方向的长度大于侧向长度，同时通过在沿腔长方向的两面分别设置反射率均为0％的膜层，在沿腔长方向的两面相邻的两侧面，一个侧面没置反射率为0％-10％的膜层，另一个侧面设置反射率为90％-100％的膜层，从而抑制光波模式在腔长方向形成振荡，并且光波模式在侧面形成振荡，可以有效缓解纵向烧孔效应。(2)通过刻蚀并设置绝缘层的方法形成折射率周期性变化的多发光单元，既可以解决侧向发光质量，也可以避免单个发光单元因承载过高功率而导致腔面灾变的问题，大大提高激光器的性能。