[实用新型]一种垂直腔表面发射激光器

说明书

本实用新型公开了一种垂直腔表面发射激光器，在P型DBR层上划分为非功能区和多个功能区，保护层和P型金属连接层设置在功能区内，保护层覆盖P型DBR层、氧化沟槽、氧化台柱和P电极，P型金属连接层覆盖于保护层上与P电极连接，在氧化孔的上方形成光窗；每个功能区至少具有一个氧化台柱，在同一个功能区中的氧化台柱具有相同的氧化孔孔径,在相邻两个功能区中的氧化台柱具有不相同的氧化孔孔径。本实用新型既可发射出均匀光斑，也可以产生多种不同的特定光型，一次性提供多元化的VCSEL光型与特性的产品，拓展应用端的设计多元化。

技术领域

本实用新型涉及激光器，特指一种垂直腔表面发射激光器。

背景技术

垂直腔表面发射激光器（VCSEL）由于具备高速操作、低耗电与体积小的优势，已被广泛应用于不同领域，例如3D感测、移动设备、数据传输、监控、无人机，以及AR/VR等。通常的VCSEL使用的是单一环状电极和单一氧化孔结构，由于电流倾向沿阻抗最小路径流动，电流从环状电极流经氧化孔时，电流密度在激光器P型共振腔和氧化孔内分布不均匀，氧化孔边缘区域电流密度较大，而氧化孔中心区域电流密度较小，后续电流在流经有源区抵达衬底N电极时也遵循这一分布规律，从而有源区结构内电生载流子呈边缘浓度高，中心浓度低的分布，最终载流子复合时候生成的光也呈边缘强而中间弱的形态。同时，单一的电极和氧化孔结构，使得同一芯粒只能发射同一光型的激光。即单一环状电极和单一氧化孔结构导致的电流密度不均最终将影响VCSEL光斑，无法得到理想的高斯模态（donut- shapedtransverse mode）或多种形态的光，限制了后续VCSEL在很多方面的应用。对于许多的行业来说，客户希望VCSEL具有高出光效率、特定的光斑形状或出光角度以及光斑均匀，例如路灯、隧道灯、投光灯等，然而，现有的VCSEL单颗结构单一，无法满足业内的多元化需求。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种垂直腔表面发射激光器，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种垂直腔表面发射激光器，既可发射出均匀光斑，也可以产生多种不同的特定光型，一次性提供多元化的VCSEL光型与特性的产品，拓展应用端的设计多元化。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：

一种垂直腔表面发射激光器，包括由下至上依次层叠的N电极、衬底、N型DBR层、MQW层、氧化层、P型DBR层、P电极、保护层和P型金属连接层；还包括氧化台柱和氧化沟槽，氧化沟槽围绕所述氧化台柱设置，氧化沟槽自上而下槽贯穿P型DBR层、氧化层、MQW层截止于N型DBR层上；氧化台柱中的氧化层由位于中心的氧化孔和位于氧化孔周围的氧化物电流限制区组成，P电极设置在氧化台柱的P型DBR层上；在P型DBR层上划分为非功能区和多个功能区，保护层和P型金属连接层设置在功能区内，保护层覆盖P型DBR层、氧化沟槽、氧化台柱和P电极，并在P电极上形成开口，P型金属连接层覆盖于保护层上通过开口与P电极连接，并且在氧化孔的上方形成光窗；每个功能区至少具有一个氧化台柱，在同一个功能区中的氧化台柱具有相同的氧化孔孔径,在相邻两个功能区中的氧化台柱具有不相同的氧化孔孔径。

进一步，在功能区中具有多个氧化台柱，相邻两个氧化台柱之间的最小间距为6μm。

进一步，具有四个功能区，分别是具有一个第一氧化台柱的第一功能区，具有两个第二氧化台柱的第二功能区，具有四个第三氧化台柱的第三功能区，具有九个第四氧化台柱的第四功能区；第一氧化台柱的直径为38.5μm，氧化孔孔径为12.5μm，第二氧化台柱的直径为36.5μm，氧化孔孔径为10.5μm，相邻两个氧化台柱之间的最小间距为6μm，第三氧化台柱的直径为34.5μm，氧化孔孔径为8.5μm，相邻两个氧化台柱之间的最小间距为6μm，第四氧化台柱的直径为32.5μm，氧化孔孔径为6.5μm，相邻两个氧化台柱之间的最小间距为6μm。

进一步，功能区为L型，一端为氧化台柱聚集的发光区，另一端为外接电连接的接线区，多个功能区呈顺时针围绕排布，发光区位于内圈，接线区位于外圈。