[发明专利]外腔垂直腔面发射半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.外腔垂直腔面发射半导体激光器，包括依次排列的P面电极(3)、P型DBR(4)、有源区(7)、N型DBR(8)、衬底(9)和N面电极(10)，所述P型DBR(4)中设有具有氧化孔(6)的氧化限制层(5)；

其特征在于，

还包括，耦合腔(2)和凸透镜(1)；

所述耦合腔(2)的下表面固定在出光面上，且耦合腔(2)遮挡出光孔；

所述凸透镜(1)由两种折射率不同的介质材料从下至上交替排列组成，每层介质材料的上下表面均为平面，凸透镜(1)的上表面为凸面，凸透镜(1)的下表面为平面且与耦合腔(2)的上表面紧密接触，凸透镜(1)遮挡出光孔。

2.根据权利要求1所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述耦合腔(2)为介质材料或者空气。

3.根据权利要求2所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述P型DBR(4)、有源区(7)、N型DBR(8)、衬底(9)和N面电极(10)从上至下依次排列，P面电极(3)固定在P型DBR(4)上表面的边缘，当耦合腔(2)为介质材料时，耦合腔(2)的下表面固定在P型DBR(4)的上表面上，凸透镜(1)的下表面固定在耦合腔(2)的上表面上；当耦合腔(2)为空气时，所述半导体激光器还包括支撑架(11)，凸透镜(1)的下表面边缘固定在支撑架(11)的顶端，支撑架(11)的底端固定在P型DBR(4)的上表面上，且支撑架(11)不遮挡出光孔。

4.根据权利要求2所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述衬底(9)、N型DBR(8)、有源区(7)、P型DBR(4)和P面电极(3)从上至下依次排列，N面电极(10)固定在衬底(9)的上表面边缘，当耦合腔(2)为介质材料，耦合腔(2)的下表面固定在衬底(9)的上表面上，凸透镜(1)的下表面固定在耦合腔(2)的上表面上；当耦合腔(2)为空气时，所述半导体激光器还包括支撑架(11)，凸透镜(1)的下表面边缘固定在支撑架(11)的顶端，支撑架(11)的底端固定在衬底(9)的上表面上，且支撑架(11)不遮挡出光孔。

5.根据权利要求2所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述衬底(9)、N型DBR(8)、有源区(7)、P型DBR(4)和P面电极(3)从上至下依次排列，N面电极(10)固定在衬底(9)的上表面边缘，耦合腔(2)固定在衬底(9)的凹槽内，凸透镜(1)的下表面的边缘固定在衬底(9)凹槽开口的边缘上。

6.根据权利要求1所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述耦合腔(2)的光程小于波长的100倍。

7.根据权利要求1所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述凸透镜(1)每层介质材料的厚度为四分之一波长。

8.根据权利要求1所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述凸透镜(1)的焦点与氧化孔(6)的中心在一条直线上。

9.根据权利要求1所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器，其特征在于，所述凸透镜(1)到氧化孔(6)的距离小于凸透镜(1)的焦距。

10.根据权利要求1-9任何一项所述的外腔垂直腔面发射半导体激光器的制备方法，当耦合腔(2)为介质材料时，包括以下步骤：

步骤一、对外延片的p面光刻、显影后，干法刻蚀至N型DBR(8)上方，得到P型DBR(4)台面；

步骤二、对外延片进行测氧化，得到具有氧化孔(6)的氧化限制层(5)；

步骤三、在P型DBR(4)上生长P面电极(3)；

步骤四、将衬底(9)减薄抛光后在衬底(9)上生长N面电极(10)；

其特征在于，

步骤五、在P型DBR(4)的表面、衬底(9)的表面或者衬底(9)的凹槽内，生长耦合腔(2)，然后在耦合腔(2)的上表面上从下至上交替生长两种折射率不同的介质材料，并将生长好的多层介质材料刻蚀或腐蚀出凸面，形成凸透镜(1)，得到外腔垂直腔面发射半导体激光器。