[发明专利]一种半导体激光器及其制备方法

说明书

本公开提供了一种半导体激光器，包括：依次生长在衬底上的第一限制层、有源层、第二限制层及波导层，其中，波导层上表面部分刻蚀形成主振荡结构，另一部分刻蚀形成功率放大结构，其中，主振荡结构与功率放大结构之间设置电隔离区，主振荡结构用于产生种子源，功率放大结构用于将种子源进行功率放大后输出；其中，主振荡结构包括至少一组光子晶体结构，和/或功率放大结构包括至少一组光子晶体结构；光子晶体结构用于将多模的种子源转换为单模的种子源。本公开还提供了一种半导体激光器的制备方法。

技术领域

本公开涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器由于具有结构灵活、插入损耗小、电光转换效率高、驱动简成、使用寿命长等一系列优点，已经广泛应用于光通信、光子集成、光泵浦、激光切割、激光显示、激光雷达等领域。近年来随着人们对通信容量、传输速率、信息整合等需求的日益增长，对系统光源性能也提出了更高的要求。对人眼安全、具有高功率、高转换效率、高调制特性、可靠性高的通信波段光源的需求变得越来越急迫。而直接调制半导体激光器由于不需要涉及复杂的计算和一系列先进格式调制，成为光通信系统、激光雷达系统的常用光源。为减少放大器的使用、提高系统性能与设计的灵活性，且为了有更远的探测距离和更精确的探测精度，需要实现大功率激光器的调制，然而由于激光器功率的利用率和带宽利用率不可同时兼得，直到随着光纤激光放大器技术的日益成熟，大功率的激光调制输出才得以实现，但同时也增加了系统的复杂性。目前商用的直接调制半导体激光器中，最常见的是分布反馈型激光器(distributed feedback，DFB)和垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)，这两种结构的材料生长涉及二次外延，电子束曝光或全息曝光等复杂工艺，成本高，产率低，且功率仅有几十毫瓦，甚至几微瓦。

因此，急需研制一种制作成本低，调制带宽大且具有高功率特性的主振荡功率放大半导体激光器。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种半导体激光器及其制备方法，以解决上述技术问题。

本公开的第一个方面提供了一种半导体激光器，包括：依次生长在衬底上的第一限制层、有源层、第二限制层及波导层，其中，波导层上表面部分刻蚀形成主振荡结构，另一部分刻蚀形成功率放大结构，其中，主振荡结构与功率放大结构之间设置电隔离区，主振荡结构用于产生种子源，功率放大结构用于将种子源进行功率放大后输出；其中，主振荡结构包括至少一组光子晶体结构，和/或功率放大结构包括至少一组光子晶体结构；光子晶体结构用于将多模的种子源转换为单模的种子源。

进一步地，主振荡结构为脊型波导结构或倒锥形波导结构。

进一步地，功率放大结构为锥形波导结构或双蝶形波导结构。

进一步地，主振荡结构与功率放大结构邻近的一端宽度相等。

进一步地，光子晶体结构的刻蚀间距为1μm～15μm，周期为2μm～30μm。

进一步地，还包括：绝缘层，位于主振荡结构和功率放大结构的表面上。

进一步地，还包括：下电极层，位于衬底的下表面；上电极层，位于绝缘层的表面上。

进一步地，主振荡结构与功率放大结构采用独立的电源激励。

进一步地，还包括：高反膜，位于主振荡结构的一侧面；增透膜，位于功率放大结构的一侧面，且与高反膜相对设置。