[发明专利]一种垂直腔面发射半导体激光器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射半导体激光器及其制作方法，P型电极结构包括透明绝缘层、透明导电层以及网格电极。透明绝缘层和网格电极具有预设的图案结构，形成多个阵列排布的出光口。出光口的边缘区域可以通过相消干涉消除出光口边缘区域的高阶模，增大高阶模的损耗，而出光口的边缘区域对基模的损耗较小。方框的开口为通孔的中心区域，中心区域仅有一层透明导电层，中心区域的透明导电层直接与下方的P型DBR结构接触，电流通过网格电极下的透明导电层注入，增大了基模的增益，而对设定高阶模的增益较小。因此，可以实现高功率高稳定性的单模出射。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，更具体的说，涉及一种垂直腔面发射半导体激光器及其制作方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器是一种新型的激光器，由于其具有良好的激光稳定性、相干性和光束质量，被广泛应用于激光照明、光谱仪、传感器、生物医疗、光通讯等领域。随着这些领域的进一步发展，对半导体激光器(VCSEL)的要求也越来也多，例如激光照明，激光雷达等领域需要高功率高效率的VCSEL，原子钟、光通信等领域需求单模、高光束质量的VCSEL。最近几年，高功率高效率的单模输出的VCSEL需求也越来越大了。

为了获得高功率输出，单管垂直腔面发射激光器的出光孔径一般要做到几百微米，但是大口径的出光口容易造成孔内各点电流密度不均匀，特别是氧化限制层中的氧化孔附近易出现电流聚焦现象，造成出光孔内发光不均匀，形成较大的远场发散角，影响激光的光束质量。并且为了实现单模的输出，通常有两种方式：(1)增大模式增益差，使基模的增益高于高阶模的增益，进而通过较高的单模抑制比，实现单基模单纵模激射；(2)增大模式损耗差，每一种模式的光在传播过程中都会发生损耗，如果可以实现高阶模式的损耗大于基模的损耗，那么同样实现单基模激射。

现有技术中，VCSEL无法实现单模与高功率、高效率进行兼容，且能够大规模的生产应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种垂直腔面发射半导体激光器及其制作方法，实现单模与高功率、高效率进行兼容的目的，且能够大规模的生产应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垂直腔面发射半导体激光器，所述垂直腔面发射半导体激光器包括：

衬底，所述衬底具有相对的第一表面以及第二表面；

设置在所述第一表面N型DBR结构；

位于所述N型DBR结构表面的有源层；

位于所述有源层表面的P型DBR结构；

位于所述P型DBR结构表面的P型电极结构；

位于所述第二表面的N型电极结构；

其中，所述P型电极结构包括：位于所述P型DBR结构表面的透明绝缘层，所述透明绝缘层包括多个点阵排布的方框，所述方框之间具有间隙；覆盖所述方框以及所述P型DBR结构表面的透明导电层；位于所述透明导电层表面的网格电极，所述网格电极的电极线形成多个与所述方框一一对应的出光口，一个通孔内设置有一个所述方框。

优选的，在上述垂直腔面发射半导体激光器中，所述N型DBR结构包括：

多层交替分布的第一AlGaAs层以及第二AlGaAs层，第一AlGaAs层以及第二AlGaAs层的折射率不同；

其中，所述第一AlGaAs层以及第二AlGaAs层均为N型掺杂。

优选的，在上述垂直腔面发射半导体激光器中，所述P型DBR结构包括：

位于所述有源层表面的氧化限制层，所述氧化限制层具有中心区域以及包围所述中心区域的边缘区域；所述中心区域用于通过光子以及载流子，所述边缘区域用于限制光子以及载流子；