[发明专利]一种半导体激光器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种半导体激光器及其制作方法，该半导体激光器包括：衬底，具有相对的第一表面以及第二表面；位于第一表面的图案化的外延功能层，外延功能层在第一方向上依次划分为高阶光栅耦合脊型波导、光波分束波导、脊型增益阵列波导以及自组织相干合束波导；高阶光栅耦合脊型波导产生单频单模的种子光源；光波分束波导位于高阶光栅耦合脊型波导出射光线的一端，将种子光源分束为多路激光；脊型增益阵列波导位于光波分束波导出射光线的一端，将多路激光进行增益放大；自组织相干合束波导位于脊型增益阵列波导出射光线的一端，将经过增益放大后的多路激光进行相干合成为一束输出光。本发明技术方案提高了输出光束的光束质量以及亮度。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，更具体的说，涉及一种半导体激光器及其制作方法。

背景技术

半导体激光器(LD)具有小巧、高效、寿命长、易于集成等诸多优点。高光束质量、窄线宽半导体激光器，具有更高的光束质量、更小的慢轴发散角和更窄的光谱线宽，更适用于大规模半导体激光整形合束。在工业、军事、医疗等方面具有更加广泛的应用前景。制造出高功率、高光束质量、窄线宽的半导体激光器一直是人们追求的目标。

传统的单片集成高光束质量半导体激光器结构，虽然在提高输出功率和优化光束质量等方面取得了很大的进步。但是，主控振荡器功率放大器(MOPA)的锥形放大器无法给种子光源提供反馈光束，会导致锥形放大区内载流子聚集，引发空间烧孔现象，激发高次横模，降低出光光束质量；锥形激光器的锥形波导在高电流工作时会产生光丝现象，导致恶化光束质量，对亮度的提升形成阻碍；分布反馈半导体激光器(DFB)的光栅结构制备，一般需要二次外延或者电子束光刻等技术，导致芯片制备成本高、成品率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种半导体激光器及其制作方法，提高了输出光束的光束质量以及亮度，同时具有成品率高以及制作成本低的优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半导体激光器，所述半导体激光器包括：

衬底，具有相对的第一表面以及第二表面；

位于所述第一表面的图案化的外延功能层，所述外延功能层在第一方向上依次划分为高阶光栅耦合脊型波导、光波分束波导、脊型增益阵列波导以及自组织相干合束波导；所述第一方向平行于所述第一表面；

所述高阶光栅耦合脊型波导用于产生单频单模的种子光源；

所述光波分束波导位于所述高阶光栅耦合脊型波导出射光线的一端，用于将所述种子光源分束为多路激光；

所述脊型增益阵列波导位于所述光波分束波导出射光线的一端，用于将所述多路激光进行增益放大；

所述自组织相干合束波导位于所述脊型增益阵列波导出射光线的一端，用于将经过增益放大后的所述多路激光进行相干合成为一束输出光。

优选的，在上述半导体激光器中，所述高阶光栅耦合脊型波导包括：在所述第一方向上依次排布的脊型波导以及高阶光栅；

所述高阶光栅位于所述脊型波导出射光线的一端，且位于所述光波分束波导入射光线的一端；

其中，所述脊型波导背离所述高阶光栅的一端侧面具有高反膜，该侧面垂直于所述第一方向。

优选的，在上述半导体激光器中，所述自组织相干合束波导出射光线的一端具有抗反膜，该侧面垂直于所述第一方向。

优选的，在上述半导体激光器中，还包括：第一金属电极，所述第一金属电极覆盖所述高阶光栅耦合脊型波导、所述光波分束波导、所述脊型增益阵列波导以及所述自组织相干合束波导。

优选的，在上述半导体激光器中，还包括：第二金属电极，所述第二金属电极位于所述第二表面。