[实用新型]垂直腔面发射激光器

说明书

本实用新型公开了一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)。所述垂直腔面发射激光器包括作为光出射端面的上端面分布式布拉格反射镜，在所述上端面分布式布拉格反射镜上表面设置有由自下而上的下Al₂O₃层、SiN_x层、上Al₂O₃层所组成的复合膜结构，所述下Al₂O₃层的物理厚度不大于5nm，SiN_x层的光学厚度为1/4λ，上Al₂O₃层的物理厚度不小于10nm。相比现有技术，本实用新型可在优化非气密封装VCSEL的可靠性及寿命同时，还可以较低的工艺难度和成本实现VCSEL发射功率的大范围调节。

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光器，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器。

背景技术

基于III-V族材料的垂直腔面发射激光器(VCSEL)由于出射光束易于光纤耦合、阈值电流低、直调带宽大、支持片上检测、易于实现二维阵列、生产成本低廉等优势，已经广泛应用于短距离光通信网络、数据中心以及USB,PCI Express,HDMI等消费类电子产品中。

与边发射激光器相比，垂直腔面发射激光器的功率一般较高，且其非气密封装的应用领域要求垂直腔面发射激光器具有抗湿性需求，这对其表面保护膜的要求更加严格。现有垂直腔面发射激光器的光出射端面(上端面分布式布拉格反射镜，简称上端面DBR)多使用单层1/4λSiN_x(氮化硅)薄膜作为保护膜，这种材料的应力可调特性在一定程度上可以优化光器件可靠性，但由于传统的PECVD(等离子体辅助化学气相沉积)制备的SiNx薄膜，存在较多的针孔，同时与III-V族材料的粘附性不是很好，影响非气密封装VCSEL的可靠性及寿命；而现有的可以优化SiNx薄膜的ALD(原子层沉积)工艺尚不成熟，无法从根本上实现对SiNx薄膜的优化。

另一方面，现有VCSEL进行发射功率调节主要方式是通过外延结构的DBR对数进行调节，这一方案需要调整外延片设计及结构，极大程度上延长了开发周期，增加了开发难度和成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种垂直腔面发射激光器及其功率调节方法，在优化非气密封装VCSEL的可靠性及寿命同时，还可以较低的工艺难度和成本实现VCSEL发射功率的大范围调节。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种垂直腔面发射激光器，包括作为光出射端面的上端面分布式布拉格反射镜，在所述上端面分布式布拉格反射镜上表面设置有由自下而上的下Al₂O₃层、SiN_x层、上Al₂O₃层所组成的复合膜结构，所述下Al₂O₃层的物理厚度不大于5nm，SiN_x层的光学厚度为1/4λ，上Al₂O₃层的物理厚度不小于10nm。

优选地，上Al₂O₃层和下Al₂O₃层使用原子层沉积工艺制备得到。

优选地，SiN_x层使用等离子体辅助化学气相沉积工艺制备得到。

如上任一技术方案所述垂直腔面发射激光器的功率调节方法，通过调整SiN_x层中Si含量以及上Al₂O₃层的物理厚度来改变带有所述复合膜结构的上端面分布式布拉格反射镜的反射率，进而实现所述垂直腔面发射激光器的发射功率调节。

进一步地，具体根据以下公式进行所述垂直腔面发射激光器的发射功率P的调节：