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[发明专利]基于光子晶体结构芯片的激光模块-CN202110419898.6在审
发明人：郑婉华;刘靖;周旭彦;齐爱谊;渠红伟;邢晓旭 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2021-04-19 - 公布日： 2021-07-13 - 主分类号： H01S5/40 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光子晶体结构芯片的激光模块，该激光模块包括：散热底座，第一激光器阵列，第二激光器阵列，至少两组正负极引出陶瓷；其中，散热底座用于对第一激光器阵列和第二激光器阵列散热；第一激光器阵列和第二激光器阵列分别包括多个光子晶体激光器单元；每个光子晶体激光器单元包括两片钨铜电极，氮化铝陶瓷和光子晶体激光芯片，光子晶体激光芯片用于发出激光；每组正负极引出陶瓷用于分别引出第一激光器阵列的正负极和第二激光器阵列的正负极。
基于光子晶体结构芯片激光模块

[发明专利]一种基于光子晶体控制的单模半导体激光器外延结构-CN201910322368.2有效
发明人：郑婉华;陈忠浩;周旭彦;渠红伟;齐爱谊 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2019-04-19 - 公布日： 2021-05-11 - 主分类号： H01S5/32 文献下载
摘要：一种基于光子晶体控制的单模半导体激光器外延结构，包括：N型衬底层，用于生长外延材料；N型限制层，配置于N型衬底层之上，用于限制光场向N型区的扩展；光子晶体，配置于N型限制层之上，用于调控输出光场模式；有源区，配置于光子晶体上；P型限制层，配置于有源区之上，用于限制光场向P型区的扩展；P型盖层，配置于P型限制层之上，用于限制光场及降低载流子势垒；P型接触层，配置于P型盖层之上，用于与金属形成欧姆接触。
一种基于光子晶体控制单模半导体激光器外延结构

[发明专利]一种基于高阶横模波导输出的混合集成激光器芯片结构-CN201910534116.6有效
发明人：郑婉华;陈忠浩;渠红伟;贾宇飞;林海鹏 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2019-06-19 - 公布日： 2021-02-02 - 主分类号： H01S5/32 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于高阶横模波导输出的混合集成激光器芯片结构，包括激光器和SOI波导，所述激光器包括：P型波导层，用于限制基膜激射、产生高阶横模激射以及使光场向P型区扩展；有源区，设置于P型波导层之上，用于增益发光；N型限制层，设置于有源区之上，用于限制光场向N型区的扩展；N型衬底层及N面电极，设置于N型限制层之上，用于生长外延材料及载流子的注入；所述SOI波导，设置于所述激光器之下，与激光器通过键合技术或BCB胶合成一整体，形成复合激光腔。
一种基于高阶横模波导输出混合集成激光器芯片结构

[发明专利]基于光子晶体激光阵列的微推进器光源-CN201910524087.5有效
发明人：郑婉华;渠红伟;陈忠浩;齐爱谊;刘靖;张玉芳;周旭彦;贾宇飞 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2019-06-17 - 公布日： 2020-10-30 - 主分类号： H01S5/022 文献下载
摘要：一种基于光子晶体激光阵列的微推进器光源，包括：管壳，为一台阶结构，该台阶结构包含底部和顶部；过渡热沉，制作于管壳的台阶结构的底部上；光子晶体激光阵列，倒装于过渡热沉上并与管壳固定，该光子晶体激光阵列包含多个电学隔离的激光单元，每个激光单元结构包含：半导体激光器，以及在该半导体激光器的外延结构方向引入的周期或准周期光子晶体结构；电路板，具有多路隔离的电路，固定于管壳的台阶结构的顶部上，各路电路分别与光子晶体激光阵列的各个激光单元电性连接，用于为各个激光单元单独供电。与现有技术相比，降低垂直发散角，提高了激光功率密度，提高了微推进器比冲，降低烧蚀脉冲宽度，简化高亮度微光光路设计，降低成本。
基于光子晶体激光阵列推进器光源

[发明专利]一种基于光子晶体激光的光谱合束结构-CN201910664015.0在审
发明人：郑婉华;邢晓旭;渠红伟;刘靖;陈忠浩 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2019-07-22 - 公布日： 2019-09-10 - 主分类号： H01S5/06 文献下载
摘要：一种基于光子晶体激光的光谱合束结构，其激光光源包括至少两个快轴方向排列的光子晶体激光芯片，光束经准直镜准直后，在快轴方向上进行光谱合束得到光束阵列，可以得到小光斑尺寸、高亮度、高功率的激光输出。由于高亮度、低发散角的光子晶体激光芯片较商用半导体激光芯片的慢轴光束质量有较大改善，而激光芯片经过光谱合束后的光束质量与单个激光芯片的光束质量相当，所以基于光子晶体激光的光谱合束结构可以缩小输出激光快慢轴方向光束质量的差异。将多个光子晶体激光芯片在快轴方向排列，并结合光谱合束得到了基于光子晶体激光的光谱合束结构，缩小了光源体积，提高了激光光源的功率密度、光束质量和亮度，具有更广阔的应用前景。
光子晶体光谱激光芯片合束结构激光合束快轴方向排列激光光源半导体激光芯片方向光束光束阵列输出激光低发散高功率快慢轴小光斑准直镜光源慢轴商用输出应用

[发明专利]基于光子晶体激光器的波长稳定激光光源-CN201910443275.5在审
发明人：郑婉华;渠红伟;张玉芳;齐爱谊;陈忠浩;周旭彦;贾宇飞 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2019-05-24 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： H01S5/0687 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于光子晶体激光器的波长稳定激光光源，包括：管壳、半导体制冷器、过渡块、热沉、低发散角单模光子晶体激光芯片、热敏电阻、背光探测器，带光纤光栅的球形光纤等组成。该激光光源采用低发散角单模光子晶体激光芯片与光纤光栅的相结合的双重波长稳定技术，具有更高的波长稳定性，能够有效减小驱动电流、温度与光反馈相关因素对波长稳定性影响。该激光光源中低发散角单模光子晶体激光芯片利用复合光子晶体等对光场和模式调控机制，仅需一次外延和普通光刻制备技术，从芯片层次降低激光器发散角，实现单模输出，简化光束整形，实现与球形光纤直接耦合，不仅具有高光纤耦合效率，而且大大降低装调难度，低制作成本。
激光光源单模光子晶体激光芯片低发散光子晶体激光器波长稳定性波长稳定光纤光栅球形光纤半导体制冷器复合光子晶体光纤耦合效率背光探测器光束整形模式调控驱动电流热敏电阻双重波长稳定技术一次外延直接耦合激光器发散角光反馈过渡块刻制单模管壳减小热沉装调芯片输出制作

[发明专利]单空间模低发散角窄线宽复合光子晶体激光器-CN201811413062.X在审
发明人：郑婉华;陈忠浩;赵少宇;周旭彦;渠红伟;齐爱谊 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2018-11-23 - 公布日： 2019-03-01 - 主分类号： H01S5/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种单空间模低发散角窄线宽复合光子晶体激光器，包括：一外延结构；一脊波导结构及侧向耦合光子晶体，制作于上述外延结构表面；一介质层，制作于上述脊波导结构及侧向耦合光子晶体表面，其中脊波导上的介质层需要去除，用于实现电流注入；一P型电极，制作于P型脊波导及介质层上；以及一N型电极，制作于外延结构下方；其中，外延结构中引入了光子晶体结构。该光子晶体结构在保证激光器在单模工作的同时降低器件的垂直发散角，进而提高光纤耦合效率并降低光纤耦合成本及其系统复杂性；此外，该光子晶体结构还能提高器件的单管出光功率，该激光器只需一次外延和普通光刻技术即可实现窄线宽输出，制备简单，工艺成本低。
外延结构激光器光子晶体结构介质层窄线宽复合光子晶体脊波导结构侧向耦合单空间模制作低发散脊波导光纤耦合效率光子晶体表面系统复杂性出光功率工艺成本光刻技术光纤耦合光子晶体降低器件一次外延发散角单管单模去除制备垂直输出引入保证

[发明专利]大容差耦合波导-CN201510922990.9有效
发明人：郑婉华;王海玲;渠红伟;王宇飞 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2015-12-14 - 公布日： 2018-12-07 - 主分类号： G02B6/122 文献下载
摘要：本发明提供了一种大容差耦合波导装置，包括依次叠置的衬底层、下包层、波导层及上包层，所述下包层、波导层及上包层在结构上均包括输入端和输出端，激光光束从波导输入端照射，从输出端出射，其中，所述波导层包括具有预定图形分布的二氧化硅和硅。该大容差耦合波导可与硅基面上光源一起使用，作为硅基光子集成芯片的光源发射部分。本发明通过特殊的波导结构设计，实现大容差高效耦合，能够形成高效的面上集成光源，其可通过事先对激光器进行选择，然后再集成到硅基上来实现，可实现更高的功率，工艺难度小。
大容差耦合波导

[发明专利]准三维光子晶体窄线宽激光器-CN201510590526.4有效
发明人：郑婉华;刘云;渠红伟;刘磊;王宇飞 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2015-09-16 - 公布日： 2018-08-10 - 主分类号： H01S3/10 文献下载
摘要：一种准三维光子晶体窄线宽激光器，包括：一n型衬底；一外延结构，其制作在n型衬底上；一有源层，其制作在外延结构上；一覆盖层，其制作在有源层上，该覆盖层上面的一侧形成多个凸起的宽条光栅，该覆盖层上面的中间为一平面区域，该覆盖层上面的另一侧形成多个凸起的窄条光栅。本发明具有窄线宽、低发散角的优点。
三维光子晶体窄线宽激光器

[发明专利]变周期倾斜光栅激光器及制备方法-CN201510388711.5有效
发明人：郑婉华;刘云;渠红伟;刘磊;王宇飞 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2015-07-06 - 公布日： 2017-10-24 - 主分类号： H01S5/125 文献下载
摘要：一种变周期倾斜光栅激光器的制备方法，包括在一衬底上依次生长n‑型限制层、n‑型波导层、有源层、p‑型波导层、p‑型限制层、p‑型接触层；在p‑型接触层、p‑型限制层及p‑型波导层上制作出倾斜两光栅条，该两光栅条之间为倾斜的注入区；光栅条的部分为倾斜的横向分布的变周期光栅结构，另一光栅条的部分为倾斜的横向分布的变周期光栅结构；在倾斜的横向分布的变周期光栅结构和倾斜的横向分布的变周期光栅结构上制作绝缘层；在倾斜的横向分布的变周期光栅结构以及他们之间的注入区上生长正电极；将衬底减薄抛光；在减薄抛光后的衬底的背面制作背电极；退火，解理成矩形的芯片，完成制备。
周期倾斜光栅激光器制备方法

[发明专利]一种产生绿色激光的装置-CN201611088778.8在审
发明人：郑婉华;李伦华;渠红伟;王梅 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2016-11-30 - 公布日： 2017-02-22 - 主分类号： H01S3/094 文献下载
摘要：本发明公开了一种产生绿色激光的装置，包括泵浦源、透镜或无透镜、激光谐振腔。泵浦源为高亮度光子晶体激光器，其用于发射激光，透镜用于将激光聚焦并从激光谐振腔一端面入射，激光谐振腔由在自倍频晶体或胶合晶体的两个通光端面上镀腔镜膜组成。胶合晶体是由激光晶体和倍频晶体通过胶合的方式固定在一起，形成一个独立的倍频器件。本方发明用高亮度光子晶体激光器代替普通半导体激光器作为泵浦源，只需一个透镜聚焦，或不使用透镜聚焦，结构简单紧凑，且由于作为泵浦源的光子晶体激光器亮度高，而能有效的提高倍频的效率。
一种产生绿色激光装置

[发明专利]锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置-CN201510367675.4在审
发明人：郑婉华;刘磊;刘云;渠红伟 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2015-06-29 - 公布日： 2015-10-07 - 主分类号： H01S3/098 文献下载
摘要：一种锁模光子晶体半导体激光直接倍频产生短波长激光装置，包括：一锁模光子晶体半导体激光器和与之连接的一倍频晶体；其中，锁模光子晶体半导体激光器为叠层结构，包括：一N型衬底；一下电极，其制作在N型衬底的下表面；一N型限制层，其制作在N型衬底的上表面；一光子晶体，其制作在N型限制层上；一有源层，其制作在光子晶体上；一P型限制层，其制作在有源层上，该P型限制层的中间有一条状凸起为脊型结构；一P型盖层，其制作在P型限制层的脊型结构上，在该脊型结构上的P型盖层中间开有一绝缘槽；一电绝缘层，其制作在脊型结构两侧的该P型限制层上以及绝缘槽内的P型限制层上；以及一上电极，其制作在P型盖层上。
光子晶体半导体激光直接倍频产生波长装置

[发明专利]通讯波段GaN基量子级联高速激光器-CN201410617322.0在审
发明人：郑婉华;赵鹏超;齐爱谊;渠红伟 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2014-11-05 - 公布日： 2015-02-04 - 主分类号： H01S5/06 文献下载
摘要：一种通讯波段GaN基量子级联高速激光器，包括：一衬底；一半导体材料缓冲层；一下半导体材料接触层；一下光学限制层，为圆形、环形或矩形，其制作在下半导体材料接触层上面的一侧，该下半导体材料接触层上面的另一侧形成一台面；一半导体材料有源层，其制作在下光学限制层上；一上光学限制层，其制作在半导体材料有源层上；一上半导体材料接触层，其制作在上光学限制层上；一第一金属电极，为圆形、环形或矩形，其制作在台面上；一第二金属电极，其制作在上半导体材料接触层上。本发明利用子带跃迁速率快与激光器腔模小体积优势，实现高速直接调制激光器，将调制速率增加到百G水平。
通讯波段 gan 量子级联高速激光器

[发明专利]一种斜侧壁倾斜波导光子晶体半导体激光器-CN201410112845.X有效
发明人：郑婉华;刘磊;刘云;渠红伟;张冶金;郭文华;石岩 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2014-03-25 - 公布日： 2014-07-02 - 主分类号： H01S5/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种斜侧壁倾斜波导光子晶体半导体激光器，包括：叠层结构，该叠层结构包括：N型衬底；形成于N型衬底下表面的下电极；形成于N型衬底上表面的N型限制层；形成于N型限制层之上的光子晶体；形成于光子晶体之上的有源层；形成于有源层之上的P型限制层；及形成于P型限制层之上的P型盖层；从叠层结构表面对叠层结构进行刻蚀于叠层结构上部中间位置形成的端面为正梯形的脊型结构；于具有脊型结构的叠层结构之上形成的SiO₂绝缘层；以及去除脊型结构上表面的SiO₂绝缘层并于露出的P型盖层之上及未被去除的SiO₂绝缘层表面形成的上电极。利用本发明可以降低窄垂直发散角光子晶体半导体激光器的制作成本，提高激光器的综合性能。
一种侧壁倾斜波导光子晶体半导体激光器

[发明专利]镓锑基中红外圆斑输出低发散角边发射光子晶体激光器-CN201310233361.6有效
发明人：郑婉华;王海玲;刘磊;张建心;张斯日古楞;渠红伟;张冶金 -专利权人：中国科学院半导体研究所
申请日： 2013-06-13 - 公布日： 2013-10-09 - 主分类号： H01S5/22 文献下载
摘要：本发明提供了一种镓锑基中红外圆斑输出低发散角边发射光子晶体激光器，包括：n型衬底；沉积于n型衬底背面的n型电极；依次沉积于n型衬底正面的一维光子晶体、下波导层、有源层、上波导层、p型盖层、脊形条波导和p型电极。其中，脊形条波导、p型盖层、上波导层、有源层、下波导层、一维光子晶体构成P-N结，一维光子晶体的交替生长方向垂直于该P-N结的方向，脊形条波导的方向平行于该P-N结方向，脊形条波导和一维光子晶体形成非对称光子晶体复合波导。本发明将一维光子晶体引入脊形条波导激光器中，其可以对垂直于P-N结方向的模式进行调控，从而增加了基模的光场面积，减小了该方向的基模远场发散角。
镓锑基中红外输出发散发射光子晶体激光器