[发明专利]基于拓扑结构的激光器阵列及其制作方法

权利要求书

1.一种基于拓扑结构的激光器阵列，其特征在于，包括：

N型金属层(1)；

有源外延组件(2)，设置于所述N型金属层(1)的上表面；

拓扑结构(3)，通过刻蚀所述有源外延组件(2)的顶部而形成，所述拓扑结构(3)包括：

中心脊形波导(31)，设置于所述有源外延组件(2)的中心对称轴处，并沿第一方向延伸；以及

脊形波导阵列(32)，包括分布于所述中心脊形波导(31)两侧的多个脊形波导组阵(321)，并关于所述中心脊形波导(31)对称分布，沿与所述第一方向垂直的第二方向周期分布，以形成拓扑边界态电场；

移相区(4)，通过刻蚀所述有源外延组件(2)的顶部形成调制脊形波导(41)，所述调制脊形波导(41)与所述拓扑结构(3)在所述第一方向上首尾相连，所述调制脊形波导(41)关于所述中心脊形波导(31)呈对称周期分布，以使得将反相模式的拓扑边界态转换成同相模式的拓扑边界态；

绝缘层(5)，所述绝缘层(5)设置于所述拓扑结构(3)和所述移相区(4)的上表面；以及

P型金属层(6)，设置于所述绝缘层(5)的上表面。

2.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述有源外延组件(2)包括自下而上依次层叠分布的N型衬底层(21)、N型盖层(22)、N型扩展层(23)、有源层(24)、P型扩展层(25)、P型盖层(26)和P型接触层(27)。

3.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述中心脊形波导(31)和相邻的所述脊形波导组阵(321)之间的第一间距，与位于同侧的两个相邻的所述脊形波导组阵(321)之间的第二间距相等。

4.根据权利要求3所述的激光器阵列，其特征在于，每个所述脊形波导组阵(321)包括两个脊形波导单元(3211)，两个所述脊形波导单元(3211)之间的第三间距小于所述第二间距。

5.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述绝缘层(5)上与拓扑态电场分布极大值的所述拓扑结构(3)对应的位置上设置有电极窗口(51)，所述电极窗口(51)被构造为注入电流，形成电隔离，以构建图形化电极结构。

6.根据权利要求5所述的激光器阵列，其特征在于，所述电极窗口(51)的长度从所述中心脊形波导(31)沿所述第二方向向两侧呈指数型减小。

7.根据权利要求4所述的激光器阵列，其特征在于，在相邻的所述调制脊形波导(41)之间间隔K个脊形波导单元(3211)，所述K根据拓扑边界态光场的折射率的周期性变化来确定。

8.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述调制脊形波导(41)的宽度和深度与所述拓扑结构(3)的宽度和深度分别对应相等。

9.根据权利要求1所述的激光器阵列，其特征在于，所述调制脊形波导(41)的长度，

其中，是调制相位差，取值，其中为奇数；为波矢，值为，为激光器出射波长；为刻蚀的调制脊形波导与未刻蚀的调制脊形波导内基模的有效折射率差。

10.一种根据权利要求1-9中任一所述的激光器阵列的制作方法，其特征在于，包括：

在有源外延组件(2)的顶部通过刻蚀形成拓扑结构(3)和移相区(4)；

在所述拓扑结构(3)和所述移相区(4)的上表面生长绝缘层(5)；

在所述绝缘层(5)上与拓扑态电场分布极大值的所述拓扑结构(3)对应的位置上通过刻蚀形成电极窗口(51)；

在所述绝缘层(5)的上表面生长P型金属层(6)；以及

在所述有源外延组件(2)的下表面生长N型金属层(1)。