[发明专利]一种半导体激光器

说明书

一种半导体激光器，其非吸收窗口的制作步骤为：a)通过光刻技术在介质掩膜上形成周期性的掩膜沟槽；b)在介质掩膜上生长固态扩散膜，并在固态扩散膜上覆盖一层介质保护膜；c)将外延片置入扩散炉中进行高温扩散，扩散温度为500‑600℃；d)去除介质掩膜、固态扩散膜及介质保护膜。高温下，固态扩散膜中的Zn原子会扩散进入外延层，诱导量子阱附近的Al、Ga原子混杂，从而增加扩散区量子阱的带隙，形成非吸收窗口，使用固态扩锌形成非吸收窗口技术，提高腔面的抗烧毁能力，工艺更为稳定和均匀，而且安全性也更高。

技术领域

本发明涉及光电子制造技术领域，具体涉及一种半导体激光器。

背景技术

大功率红光660nm半导体激光器具有体积小、成本低、易于集成等优点，因此被广泛应用于激光存储、激光显示、光动力理疗、泵浦飞秒Cr3+:LiSAF及Q开关紫翠玉(Alexandrite)固体激光器等方面。

相比于工业加工及泵浦应用的808nm、915nm等近红外半导体激光器，大功率660nm的红光半导体激光器制作难度更大。主要原因是AlGaInP材料体系的限制，有源区及限制层的带隙差较小，因而对注入载流子的限制能力较差，容易产生泄露电流。这会使半导体激光器的内量子效率降低，功率转换效率下降。目前报道的大功率红光半导体激光器的功率转换效率一般为30-40％，而915nm激光器的转换效率最高达70％以上。同时AlGaInP材料的热阻也高于AlGaAs材料，因此红光半导体激光器不适合用宽波导结构，在高功率下工作时，对腔面的抗烧毁能力要求也更高。文献已报道的红光半导体激光器单管额定功率最高在1W左右，远低于目前已经商用的15W 915nm半导体激光器。

在大功率红光半导体激光器方面，日本是处于领先地位的。早在2007年，日本住友公司在文献Uniform and high-power characteristics of AlGaInP-based laserdiodes with 4-inch-wafer process technology.IEEE J Sel Top Quant,2007,13(5):1170-1175中就报道了稳定性及均匀性良好的4英寸工艺线，制作的基横模660nm红光半导体激光器可以在75℃及120mW下连续工作上千小时。而在激光显示用的短波长638nm红光半导体激光器方面，日本三菱公司在文献Highly-reliable operation of 638-nm broadstripe laser diode with high wall-plug efficiency for displayapplications.Proc of SPIE,2013,8640:86400E中实现了1W以内的连续输出。但是在瓦级以上功率输出的660nm半导体激光器方面却鲜有报道。只有德国FBH研究所做了一系列研究，他们在文献20000h reliable operation of 100um stripe width 650nm broad arealasers at more than 1.1W output power.Semicond Sci Technol,2011,26:105011中使用n型AlInP和p型AlGaAs限制层及高导热的金刚石热沉，在15℃下实现最高3W的功率输出，并且在控温15℃和功率1.1W下老化20000小时。不过金刚石热沉及低温控温设备增加了使用成本，不适合商业化的批量应用。在国内，我们团队早期也在这方面做过很多研究，在文献Mg掺杂AlInP限制层窗口结构高功率(3.7W)660nm AlGaInP宽面半导体激光器.人工晶体学报,2009,38(3):597-601中报道了峰值功率3.6W的激光器，但是受限于腔面的光学灾变损伤，其工作功率只能在1W以下，而且工作温度也在20℃以内。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种实现了660nm半导体激光器的瓦级以上功率的连续稳定输出，并且腔面没有COD现象的半导体激光器。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：