[发明专利]一种边发射半导体激光器腔面的再生方法

说明书

本发明涉及一种边发射半导体激光器腔面的再生方法，包括：(1)采用高选择比腐蚀剂对失效的边发射半导体激光器进行选择性腐蚀，在激光器两端损坏的谐振腔腔面处形成悬臂结构；(2)采用压针对上述悬臂结构外侧靠近激光器腔面处施加外力，使得损坏的腔面自然解理，形成新的腔面。本发明可以使由于COD问题失效的激光器，恢复大部分工作性能，有效延长激光器的使用寿命。

技术领域

本发明属于半导体领域，特别涉及一种边发射半导体激光器腔面的再生方法。

背景技术

硅基光电集成电路技术是利用现有的超大规模集成电路工艺把硅基光电子器件和电路集成在同一芯片上，由于硅材料在集成方面有着绝对优势，无论是集成光电技术和相对成熟的微电子技术都在蓬勃发张，这促使光电子器件向系统集成方向不断迈进，具有结构紧凑、成本低廉等优点的硅基单片集成芯片是一个重要发展方向。由于硅为间接带隙半导体，很难直接作为有效光源，发展硅基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器是一个有效的解决思路。目前，国际上已经出现了通讯波段硅基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器室温连续激射的相关报道。但在不断提高硅基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器工作性能的同时，输出功率的提高也引发了灾变性光学镜面损伤(COD)问题。

COD的发生主要是由于激光器腔面具有很高的表面态密度，在高光功率密度作用下导致腔面温度迅速升高进而诱发腔面处带隙收缩加剧光子吸收，这又进一步加快了腔面温度的升高，最后促使腔面烧毁，激光器失效。由于COD问题的存在，给激光器的寿命带来了极大的损耗。但COD使激光器失效的主要原因在于激光器腔面的损坏，因此，用一定手段将破坏后的腔面解理掉，从理论上可以实现激光器的再度激射，这种方法对于降低工业成本，建设节约型社会具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种边发射半导体激光器腔面的再生方法，该方法可以使由于COD问题失效的激光器，恢复大部分工作性能，有效延长激光器的使用寿命。

本发明的一种边发射半导体激光器腔面的再生方法，包括：

(1)采用高选择比腐蚀剂对失效的边发射半导体激光器进行选择性腐蚀，在激光器两端损坏的谐振腔腔面处形成悬臂结构；

(2)采用压针对上述悬臂结构外侧靠近激光器腔面处施加外力，使得损坏的腔面自然解理，形成新的腔面。

所述步骤(1)中的选择性腐蚀具体为衬底材料的腐蚀速度大于有源区材料的腐蚀速度。

所述步骤(1)中的悬臂结构的长度为20-40微米。

所述步骤(2)中的压针的直径为5-40微米。

所述步骤(2)中的压针靠近激光器腔面处20微米以内。

所述步骤(2)中的压针力度和压针位置可以精确调控。

本发明针对因镜面损伤导致失效的激光器材料结构分析，设计腐蚀工艺，在该腐蚀工艺中，该激光器的衬底材料和有源区材料具有较大的腐蚀选择比。选择合适的选择性腐蚀溶液，控制腐蚀时间，最终在激光器两端腔面处形成足够长的悬臂结构。在完成腔面两端的选择性腐蚀之后，将激光器置于高倍显微镜之下，利用小直径的压针对悬臂结构外侧靠近激光器腔面处施加外力，使得谐振腔在衬底和有源区结合处自然解理，损坏的激光器腔面端脱落，形成高质量的激光器谐振腔镜面。

本发明尤其适用于硅基(锗基)化合物半导体激光器，因为硅基(锗基)化合物半导体激光器的衬底材料和有源区材料通常具有很高的选择性腐蚀比。

有益效果

本发明通过悬臂式激光器谐振腔的制备，利用外力压断谐振腔两端，实现腔面再生，从而使激光器重新工作；通过本发明可以使由于COD问题失效的激光器，恢复大部分工作性能，有效延长激光器的使用寿命。

附图说明