專利名稱：一種帶有光子晶體結構的線陣式半導體激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器。
背景技術：
線陣式半導體激光器是一種半導體激光器線性陣列，它具有輸出功率大、體積 小、壽命長、光束質量好等特點，逐漸成為激光器應用方面的主流，并朝著更大輸出功 率、更高輸出特性發(fā)展。傳統(tǒng)線陣式半導體激光器受到傳統(tǒng)工藝及自身工作特性的限制，要求線性陣列 方向的光震蕩要很好的被抑制，傳統(tǒng)結構很難實現高密度發(fā)光點的設計，并且遠場光點 分布的線性度較差，這些缺點降低了器件輸出、熱穩(wěn)定性以及光纖耦合效率。特別是傳 統(tǒng)結構線陣式半導體激光器器件水平輸出發(fā)散角較大，光束質量不高，這些缺點嚴重影 響了器件的耦合效率，限制了相關應用發(fā)展。本發(fā)明針對上述傳統(tǒng)激光器陣列的問題和缺點，提出使用具有光子晶體結構隔 離橫向光場的振蕩，并對器件水平方向的激射光束選模，抑制高階模的傳播。該線陣式 激光器具有發(fā)光點密度高、輸出功率大、串聯(lián)電阻低、遠場光斑直線性好、輸出光束水 平方向光束質量好的器件結構和輸出特點，該結構器件降低了陣列式激光器工藝的復雜 性、大幅改善了器件的輸出特性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現有激光器線性列陣出光點數少、水平輸出發(fā)散角 大、串聯(lián)電阻高、熱穩(wěn)定性不好、制備工藝難度大等問題，本發(fā)明提供一種具有光子晶 體結構的線陣式半導體激光器結構和工藝方法，該結構可大幅增加線陣式激光器的發(fā)光 單元數、提高激光器線性陣列的輸出功率、改善器件水平輸出的光束質量、降低陣列器 件的串聯(lián)電阻、改善器件陣列的線性度、改進器件的熱穩(wěn)定性。該方法具有結構簡單、 效果好等優(yōu)點。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器，包括激光器外延片η面 結構區(qū)、P面結構區(qū)、有源區(qū)、二維光子晶體分布區(qū)、P面電流注入區(qū)、η面電極、ρ面 電極，二維光子晶體分布區(qū)是由半導體材料上的空氣孔型光子晶體結構構成，該光子晶 體結構作為線陣式激光器的模式選擇區(qū)和橫向光的隔離區(qū)。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器依據現有技術在激光器外 延片上依次制備激光器二維光子晶體分布區(qū)、ρ面電流注入區(qū)、η面電極、ρ面電極。二 維光子晶體的制備采用生長或刻蝕的方法制備得到，刻蝕得到空洞的排列方式有六邊形 排列、四方排列、三角排列，空洞尺寸可調。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器的二維光子晶體結構分布 區(qū)，其寬度5-50微米，長度500-4000微米，光子晶體深度0.8-5微米。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器的二維光子晶體內可附有
3三氧化二鋁、氮化鋁、二氧化硅絕緣介質層，絕緣介質層之上依次是鈦、鉬、金ρ面電 極材料。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器的發(fā)光點為40-500個。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器，所述制作半導體芯片材 料為InaAsP/InP材料、GaAs/AlGaAs材料或GaN/AlGaN材料；所述制作于半導體材料 上的空氣孔型光子晶體結構為圓或六邊或四方或三角空氣孔型光子晶體結構。本發(fā)明一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器，該邊發(fā)射激光器陣列的 輸出波長范圍在0.4微米至4.0微米范圍內。
為了進一步說明本發(fā)明的技術特征，以下結合附圖和具體實施來進一步說明， 其中圖1是一種具有光子晶體結構的線陣式半導體激光器結構示意圖。圖中，1是電 注入區(qū)；2是二維光子晶體結構區(qū)；3是器件有源區(qū)，如圖中箭頭所示，有源區(qū)向上是ρ 型結構區(qū)，有源區(qū)向下是η型結構區(qū)；點代表多個注入區(qū)和二維光子晶體結構區(qū)周期。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間 的任意組合。
具體實施方式
一參閱圖1所示，光子晶體結構的線陣式半導體激光器結構包 括激光器外延片η面結構區(qū)、ρ面結構區(qū)、有源區(qū)、二維光子晶體分布區(qū)、ρ面電流注入 區(qū)、η面電極、ρ面電極，光子晶體分布區(qū)是由半導體材料上的空氣孔型光子晶體結構構 成，該光子晶體結構作為線陣式激光器的模式選擇區(qū)和橫向光的隔離區(qū)。
具體實施方式
二 二維光子晶體區(qū)孔洞刻蝕深度為0.8-1.2微米，孔洞底及側壁 依次附有鈦、鉬、金P面電極材料。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
二的不同是二維光子晶體區(qū)孔洞 刻蝕深度為1.2-5微米，孔洞底及側壁內附有三氧化二鋁或氮化鋁或二氧化硅絕緣介質 層，絕緣介質層之上依次是鈦、鉬、金ρ面電極材料。
具體實施方式
四二維光子晶體區(qū)孔洞直徑尺寸為0.2-6微米。
二維光子晶體區(qū)在未被腐蝕的P面進行制備。 本實施方式與具體實施方式
五的不同是二維光子晶體區(qū)在被維光子晶體結構分布區(qū)，寬度5-50微米，長度500-4000微米。 光子晶體結構的線陣式半導體激光器的厚度為100-150微具體實施方式
五具體實施方式
六
腐蝕的P面進行制備。
具體實施方式
七具體實施方式
八 米。
具體實施方式
九所述制作半導體芯片材料為InGaAsP/InP材料、GaAs/ AlGaAs材料或GaN/AlGaN材料；所述制作于半導體材料上的空氣孔型光子晶體結構為
圓或六邊或四方或角空氣孔型光子晶體結構。
具體實施方式
十該邊發(fā)射激光器陣列的輸出波長范圍在0.4微米至4.0微米范 圍內。
權利要求
1.一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，該線陣式激光器結構包 括外延片η面結構區(qū)、ρ面結構區(qū)、有源區(qū)、二維光子晶體分布區(qū)、P面電流注入區(qū)、η 面電極、ρ面電極；光子晶體分布區(qū)是由半導體材料上的空氣孔型光子晶體結構構成， 該光子晶體結構作為線陣式激光器的模式選擇區(qū)和橫向光的隔離區(qū)。
2.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，二 維光子晶體區(qū)孔洞刻蝕深度為0.8-1.2微米，孔洞底及側壁依次附有鈦、鉬、金ρ面電極 材料。
3.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，與 權利要求2不同的是二維光子晶體區(qū)孔洞刻蝕深度為1.2-5微米，孔洞底及側壁內附有三 氧化二鋁或氮化鋁或二氧化硅絕緣介質層，絕緣介質層之上依次是鈦、鉬、金ρ面電極 材料。
4.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，二 維光子晶體區(qū)孔洞直徑尺寸為0.2-6微米。
5.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，二 維光子晶體區(qū)在未被腐蝕的ρ面區(qū)進行制備。
6.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，與 權利要求5不同的是二維光子晶體區(qū)在被腐蝕的ρ面區(qū)進行制備。
7.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，二 維光子晶體結構分布區(qū)，寬度5-50微米，長度500-4000微米。
8.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，光 子晶體結構的線陣式半導體激光器的厚度為100-150微米。
9.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于，所 述制作半導體芯片材料為InGaAsP/InP材料、GaAs/AlGaAs材料或GaN/AlGaN材料； 所述制作于半導體材料上的空氣孔型光子晶體結構為圓或六邊或四方或三角空氣孔型光 子晶體結構。
10.根據權利要求1所述的一種光子晶體結構的線陣式半導體激光器，其特征在于， 該邊發(fā)射激光器的輸出波長范圍在0.4微米至4.0微米范圍內。
全文摘要
本發(fā)明一種帶有光子晶體結構的線陣式半導體激光器，屬于半導體光電子器件技術領域。本發(fā)明利用二維光子晶體材料的特定結構對特定光場的選模特性及特定方向的光隔離等特點，用二維光子晶體結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)線陣式半導體激光器光隔離結構，增加了線陣式半導體激光器的發(fā)光面積，提高了器件輸出功率，提高了器件水平方向輸出的光束質量和發(fā)光效率，降低了器件的串聯(lián)電阻，改善了器件的熱穩(wěn)定性和輸出特性。該技術方案適用于各種波長的線陣式大功率半導體激光器的制造。
文檔編號H01S5/18GK102013632SQ201010537319
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者喬忠良, 劉國軍, 張斯鈺, 李再金, 李占國, 李林, 李特, 李輝, 王勇, 王玉霞, 蘆鵬, 薄報學, 鄒永剛, 高欣 申請人:長春理工大學