使用量子阱混合技术的激光架构的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2017年9月28日的美国临时专利申请62/564,419的权益，该申请的全部公开内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。

本公开整体涉及使用量子阱混合(qwi)形成的半导体激光器。更具体地，本公开涉及包括多个具有不同光学增益偏移的qwi激光条纹的半导体激光器芯片。

背景技术：

半导体激光器可用于许多应用，诸如微量气体检测、环境监测、生物医学诊断、电信和工业工艺控制。一些应用可得益于能够在宽泛的波长范围内发射光的系统。

在宽泛的波长范围内实现发射的一种方法可以是在系统中包括多个激光器芯片，其中一部分或全部的激光器芯片可被配置为在不同波长范围内发射光。在一些情况下，波长的范围可宽于激光条纹(例如，量子阱外延结构)的固有增益带宽。每个激光器芯片可包括激光条纹，并且可单独地在外延晶片上生长和工程化。多个激光器芯片可共同创建能够发射不同波长的系统。在一些情况下，在单独的外延晶片上生长激光器芯片可增加系统的尺寸、成本和复杂性。减少包括在系统中的外延晶片的复杂性和数量的一种方法可以是在激光器芯片上包括多个激光条纹，其中一部分或全部的激光条纹可发射不同波长的光。在宽于激光器芯片的固有带宽的范围内包括不同波长的多个激光条纹的一种方法可以是在同一外延晶片上利用混合工艺。

技术实现要素：

本文描述了包括多个条纹的激光器芯片。可利用初始光学增益分布使激光条纹生长，并且其光学增益分布可通过使用混合工艺来偏移。这样，可在同一个激光器芯片上从相同的外延晶片形成多个激光条纹，其中至少一个激光条纹可具有相对于另一个激光条纹偏移的光学增益分布。例如，每个激光条纹可相对于其相邻激光条纹具有偏移的光学增益分布，从而每个激光条纹可发射具有不同波长范围的光。激光器芯片可在宽泛的波长范围内发射光。本公开的示例还包括具有不同混合量的给定激光条纹的不同区域。例如，激光条纹可具有混合刻面，其中刻面可邻近沿具有比增益区域(例如，定位在刻面之间)更高的跃迁能量的有源区的子区域定位。在一些情况下，混合刻面可用于使改变激光刻面处的完整性的可能性最小化。又如，激光条纹可具有邻近有源区(例如，沿脊波导)定位的混合横向区域。混合横向区域可与有源区分开并且可具有与有源区不同的混合量。在一些情况下，混合横向区域可用于使光学损耗最小化和/或用于载波限制中的势能增加。

附图说明

图1示出了根据本公开的示例的量子阱(qw)和量子阱混合(qwi)激光器的示例性能带图。

图2a示出了根据本公开的示例的包括在示例性激光器芯片中的多个激光条纹的顶视图。

图2b示出了根据本公开的示例的对应于图2a的多个激光条纹的电子能带结构。

图2c示出了根据本公开的示例的对应于图2a的多个激光条纹的示例性增益分布图。

图3a示出了根据本公开的示例的用于形成激光器芯片的示例性制造过程。

图3b示出了根据本公开的示例的示例性外延晶片的剖视图。

图3c示出了根据本公开的示例的在蚀刻相应的目标数量的层之后的示例性外延晶片的剖视图。

图3d示出了根据本公开的示例的在混合之后以及在一个或多个包覆层生长之后的示例性外延晶片的剖视图。

图4示出了根据本公开的示例的包括在具有混合激光刻面的示例性激光器芯片中的多个激光条纹的顶视图。

图5a示出了根据本公开的示例的包括减小尺寸的顶部电极的示例性激光器芯片的顶视图。

图5b示出了根据本公开的示例的包括具有不同电极布置的至少两个激光条纹的示例性激光器芯片的顶视图。

图6a示出了根据本公开的示例的示例性激光条纹和对应横向区域的剖视图。

图6b示出了根据本公开的示例的具有混合横向区域的示例性激光器芯片的顶视图。

图7示出了根据本公开的示例的示例性激光器芯片的顶视图，该示例性激光器芯片包括被构造为同时具有混合刻面和混合横向区域的激光条纹。

图8a示出了包括具有不同混合区域的激光条纹的示例性激光器芯片的顶视图，其中这些区域可基于根据本公开的示例的增益分布图的形状。

图8b示出了根据本公开的示例的包括具有多个区域的激光条纹的示例性激光器芯片的顶视图，该多个区域具有不同的混合程度。

图8c示出了被构造成具有混合刻面和成型界面的激光条纹。

具体实施方式

在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实施的特定示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性改变。

现在将参照如附图所示的示例来详细描述各种技术和过程流步骤。在以下描述中，阐述了众多具体细节，以便提供对其中描述或提到的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，对本文描述或引用的一个或多个方面和/或特征可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，公知的过程步骤和/或结构未详细描述从而不会模糊对本文描述或引用的方面和/或特征中的一些。

而且，尽管可按照连续次序描述过程步骤或方法步骤，但是此类过程和方法可被配置为按照任意适合次序来工作。换句话讲，可在本公开中描述的步骤的任何序列或次序自身未指出需要按该次序执行步骤。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中借助其描述对过程的图示未暗示所示过程排除其他变型及其修改，未暗示所示过程或其步骤的任一个步骤必须为示例中的一个或多个示例，并且未暗示所示过程为优选的。

半导体激光器可用于许多应用，诸如微量气体检测、环境监测、生物医学诊断、电信和工业工艺控制。一些应用可得益于能够在宽泛的波长范围内发射光的系统。

在宽泛的波长范围内实现发射的一种方法可以是在系统中包括多个激光器芯片，其中一部分或全部的激光器芯片可被配置为在不同波长范围内发射光。在一些情况下，波长的范围可宽于激光条纹(例如，量子阱外延结构)的固有增益带宽。每个激光器芯片可包括激光条纹并且可单独地在外延晶片上生长和工程化。多个激光器芯片可共同创建能够发射不同波长的系统。在一些情况下，在单独的外延晶片上生长激光器芯片可增加系统的尺寸、成本和复杂性。减少包括在系统中的外延晶片的复杂性和数量的一种方法可以是在激光器芯片上包括多个激光条纹，其中一部分或全部的激光条纹可发射不同波长的光。在宽于激光器芯片的固有带宽的范围内包括不同波长的多个激光条纹的一种方法可以是在同一外延晶片上利用混合工艺。

本公开涉及包括多个条纹的激光器芯片。激光条纹可利用具有初始光学特性(例如，光学增益分布)的一种或多种材料来生长，并且其光学特性可通过使用改变材料特性的混合工艺来更改(例如，光学增益分布可被偏移)。这样，可在同一个激光器芯片上从相同的外延晶片形成多个激光条纹，其中激光条纹具有共同的材料。混合工艺可改变至少一个激光条纹的材料特性，使得其光学增益分布相对于相同外延晶片上的另一个激光条纹的光学增益分布而偏移。混合工艺可用于沿具有不同跃迁能量和电子能带结构的激光条纹的有源区形成不同的区域。例如，激光条纹可具有混合刻面，其中刻面可邻近沿有源区的子区域定位，并且可具有比增益区域(例如，定位在刻面之间)更高的跃迁能量。在一些情况下，混合刻面可用于使刻面处的光学吸收量降至最低。使光学吸收量降至最低可减小改变激光刻面的完整性(例如，损坏或损害激光条纹产生和发射光的能力)的可能性。又如，激光条纹可具有邻近有源区定位的混合横向区域。混合横向区域可与有源区分开并且可具有与有源区不同的混合量。在一些示例中，激光条纹的有源区可包括具有不同混合量的不同区域。在一些情况下，混合横向区域可用于使光学损耗最小化和/或用于载波限制的势能增加。

在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在不具有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。

半导体激光器在便携式或小型电子设备中可具有许多用途。一些应用可得益于能够在宽泛的感兴趣波长范围内发射光的系统。在减小系统复杂性的同时实现在宽泛的波长范围内发射的一种方法可以是在激光器芯片上包括多个激光条纹，其中一个或多个激光条纹可被配置为发射不同波长的光。尽管每个激光条纹可在不同的外延晶片上单独生长和工程化，但一些应用可得益于具有减少的外延晶片数量的较不复杂的系统。

一种类型的合适的半导体激光器可以是量子阱(qw)激光器。qw激光器可包括夹在包括具有较大带隙能量的材料的层之间的窄带隙材料。带隙能量的差异可产生用于限制电子和空穴的量子阱。图1示出了根据本公开的示例的qw和量子阱混合(qwi)激光器的示例性能带图。该qw激光器可具有包括跃迁能量116的电子能带结构114。由于给定激光器的发射波长可对应于其跃迁能量，因此对量子阱的限制势能进行工程化可改变激光器的发射波长。

降低包括在系统中的外延晶片的复杂性和数量的一种方法可以是利用混合工艺从相同的外延晶片产生多个激光条纹。混合工艺可以是带隙工程化技术，其中可将无序引入晶格结构以将激光器的电子能带结构的形状改变为电子能带结构124，如图1所示。该工艺可使得量子阱结构中的不同原子相互混合。示例性过程可包括但不限于不带电物质的离子注入和来自半导体电介质界面的缺陷扩散。

如图所示，混合工艺可同时导致电子能带结构的形状的变化以及激光器的跃迁能量从跃迁能量116到跃迁能量126的变化。较大的跃迁能量126可导致激光器发射较短波长的光。这样，可利用初始光学增益分布来生长激光条纹，并且其光学增益分布可通过使用混合工艺来移位。

可利用混合和光学增益分布偏移之间的这种关系在具有不同发射波长的相同外延晶片上产生多个激光条纹。图2a示出了包括在示例性激光器芯片中的多个激光条纹的顶视图，并且图2b示出了根据本公开的示例的对应的电子能带结构。激光器芯片201可包括多个激光条纹202。在一些示例中，至少一个激光条纹(例如，激光条纹202a)可不暴露于混合工艺中。因此，激光条纹202a可具有与所生长的外延晶片(例如，图3所示的外延晶片300)相同的能带结构224。激光条纹202a可利用跃迁能量206a发射光228a(例如，对应于图2c所示和下文所讨论的光学增益分布208a)。在其他情况下，可将所有激光条纹暴露于混合工艺中。因此，激光条纹(例如，包括激光条纹202a)可具有与所生长的外延晶片不同的能带结构。

激光条纹202b可为相对于激光条纹202a(和/或激光条纹202c)的相邻(例如，邻近的)激光条纹，并且可暴露于混合工艺中。激光条纹202b可具有能带结构224b，由于混合工艺所致，该能带结构可不同于能带结构224a，如图2b所示。激光条纹202b可利用跃迁能量206b发射光228b(例如，对应于图2c所示和下文所讨论的光学增益分布208b)，激光条纹202c可利用跃迁能量206c发射光228c(例如，对应于图2c所示的光学增益分布208c)，并且激光条纹202d可利用跃迁能量206d发射光228d(例如，对应于图2c所示的光学增益分布208d)。

一个或多个激光条纹(例如，激光条纹202c和激光条纹202d)可使其电子能带结构发生变化，并且其跃迁能量和发射波长相对于一个或多个其他(例如，相邻)激光条纹偏移。在一些情况下，偏移的方向可在相邻激光条纹之间有所不同(例如，相对于一个相邻激光条纹向较短波长的偏移以及相对于另一相邻激光条纹向较长波长的偏移)。例如，激光条纹202c可具有两个相邻的激光条纹：激光条纹202b和激光条纹202d。激光条纹202c可包括光学增益分布208c，该光学增益分布可具有比另一个激光条纹202d的光学增益分布208d(图2c中所示)的最大增益更低的能量下的最大增益。光学增益分布208c也可相对于其其他相邻激光条纹202b的光学增益分布208b偏移至更高的能量。

在一些示例中，随着激光条纹在外延晶片上的位置相对于外延晶片的边缘增加，偏移也可增加。即，激光条纹之间的距离可对应于光学增益分布偏移的量。例如，与激光条纹202c相比，激光条纹202d可位于离激光条纹202a更远的位置。光学增益分布208d从光学增益分布208a的偏移可大于光学增益分布208c从同一光学增益分布208a的偏移。在其他示例中，不同激光条纹的光学增益分布的偏移可具有不同的(例如，不同于梯度增加的)图案，诸如每一个其他激光条纹可具有偏移的光学增益分布。

同一外延晶片上的一个或多个激光条纹202可包括相同类型的材料。例如，每个激光条纹202可包括ingaas和inp的交替层。激光条纹可包括一种或多种波长段方法，包括但不限于dfb激光器、dbr激光器、可调谐激光器和法布里珀罗激光器。这样，可针对激光器芯片201生长单个外延晶片(下文将论述)。一个或多个(例如，每个)激光条纹202可通过使用混合工艺被构造成具有与位于相同激光器芯片201上的一个或多个其他激光条纹202不同的跃迁能量。例如，激光条纹202a可被构造成具有跃迁能量206a，并且激光条纹202b可被构造成具有跃迁能量206b。两种激光条纹均可从相同的外延晶片生长，但跃迁能量206a和跃迁能量206b可不同。

尽管附图示出了包括具有四种不同跃迁能量的四个激光条纹的激光器芯片，但本公开的示例可包括任意数量的激光条纹和任意数量的跃迁能量。另外，本公开的示例不限于具有不同光学增益分布的相邻激光条纹，而还可包括可具有与其相邻激光条纹相同的光学增益分布的一个或多个激光条纹。

在一些示例中，跃迁能量在相同外延晶片上的聚集可产生连续波长范围。图2c示出了根据本公开的示例的对应于相同外延晶片上的多个激光条纹的示例性光学增益分布。在一些示例中，每个激光条纹202可具有与相同外延晶片200上的其他激光条纹202不同的跃迁能量，从而产生能够以减少的外延晶片数量和降低的复杂度在多个波长范围内发射的激光器芯片。

在一些示例中，两个或更多个(例如，相邻的)激光条纹可包括重叠的(例如，一个或多个波长相同)增益分布的部分。例如，激光条纹202a和激光条纹202b可为相邻的激光条纹(例如，激光器外延上彼此相邻定位的激光条纹)。激光条纹202a可包括光学增益分布208a，并且激光条纹202b可包括光学增益分布208b，其中光学增益分布208a和光学增益分布208b可包括相邻或重叠的波长范围。如果跨多个激光条纹延伸，则系统可被配置为在宽泛的波长范围内发射光，其中至少两个激光条纹的光学增益可允许系统在波长范围内以任何给定波长发射光。

在一些示例中，移位另一个(例如，相邻的)激光条纹的光学增益分布可包括使用混合工艺将每个激光条纹移位至较短波长(即，较大的跃迁能量)。例如，在680nm处发射的激光可具有1.8ev的跃迁能量。可通过使用混合工艺将相邻激光条纹的发射波长偏移至较短波长(例如，610nm)和较大的跃迁能量(例如，2.0ev)。

图3a示出了根据本公开的示例的用于形成激光器芯片的示例性制造过程。图3b-图3d示出了根据本公开的示例在制造过程中的不同步骤处的示例性激光器芯片的剖视图。过程350以生长多个qw激光器层以形成外延晶片(过程350的步骤352)开始。外延晶片(例如，外延晶片300)可被工程化以满足一个或多个激光条纹(例如，图2b中所示的激光条纹202a)的光学特性。例如，外延晶片可被工程化以匹配激光条纹的特性，该激光条纹可随后不暴露于混合工艺(下文论述)中。生长可包括生长一个或多个qw层324和一个或多个层328，如图3b中的剖视图所示。一个或多个层328可包括激光器结构中所包括的任何层。

可使用一个或多个光刻步骤来限定外延晶片上的不同区域(过程350的步骤354)。蚀刻工艺可包括多个蚀刻步骤。每个蚀刻步骤可从一个或多个区域332移除目标数量的层328(过程350的步骤356)。例如，蚀刻工艺可从区域332d移除五个层328(图3c中所示)。对于不同的区域332，层328的数量可以不同。又如，蚀刻工艺可从不同于区域332d的区域332b移除一个层328(图3c中所示)。在一些示例中，蚀刻工艺可包括在不同的选择性蚀刻步骤之间交替，其中一个或多个选择性蚀刻可具有对一个或多个层328的比其他层328更高的优先蚀刻。给定区域332内的层328的数量可至少部分地用于控制外延晶片的经受混合工艺的特定部分。例如，层328可减少混合的量(例如，掺杂物扩散)。在一些情况下，一个或多个激光条纹可为未暴露的激光条纹，其可不经受混合工艺的影响，而是可在其他激光条纹被混合时被掩蔽(例如，层328可阻止掺杂物扩散)。

为了相对于另一个区域(例如，区域332d)在一个区域(例如，区域332b)中移除不同数量的层328，可在蚀刻步骤之间包括一个或多个光刻步骤。例如，可将光刻层(例如，光致抗蚀剂)(未示出)沉积在区域332a-区域332c上，使区域332d暴露出来，由此使得蚀刻工艺可从区域332d移除层328，如图3c所示。在蚀刻工艺之后，可移除光刻层。可将另一个光刻层沉积在一个或多个不同区域(例如，区域332a-区域332b)上。可从至少一个未暴露区域(例如，区域332c)移除层328。蚀刻工艺还可从至少另一未暴露区域(例如，区域332d)移除层328。

蚀刻工艺可继续进行直到区域332中的一部分或全部包括相应的目标数量的层328，如图3c所示。目标数量可基于混合的量。即，不同区域332可包括不同的层328的总厚度。例如，相对于区域332b，可从区域332d蚀刻更多数量的层328。在一些情况下，区域332d中更少数量的层328可允许区域332d中的更大的混合量。更大的混合量可增加在区域332d处引入外延晶片中的无序程度，并且区域332d的跃迁能量可比一个或多个其他区域(例如，区域332a-区域332c)偏移更大的量。

可将一个或多个标称的无掺杂层沉积在至少蚀刻区域上(过程350的步骤358)。一个或多个掺杂层可包含一种或多种杂质。可将外延晶片300暴露于热工艺(例如，快速热退火)中，使得来自一个或多个掺杂层的杂质可在qw层324的晶格结构中形成无序(过程350的步骤360)。可移除一个或多个掺杂层和层328(过程350的步骤362)。一个或多个包覆层338可在蚀刻区域上生长(过程350的步骤364)，如图3d所示。可沉积多个电极(未示出)(过程350的步骤366)。

上述qwi工艺可用于改变激光器的某些附加区域中的光学吸收量。可得益于光学吸收变化的激光器的一个示例性区域可以是激光刻面。例如，当激光器功率密度高时，激光刻面可吸收过多的能量。大量的吸收可导致激光刻面处的加热，这可影响激光刻面的完整性。在一些情况下，cod的可能性可由于通过形成(例如，切割和/或蚀刻)激光刻面而产生的悬挂粘结和点缺陷而增加。为了减小光学吸收，使得cod的可能性降低，可使用混合工艺将激光刻面构造成具有较大的跃迁能量。刻面可变得对光更透明，从而减少吸收引起的热量，并且增加激光器的寿命。

图4示出了根据本公开的示例的包括在具有混合激光刻面的示例性激光器芯片中的多个激光条纹的顶视图。激光器芯片401可包括多个激光条纹402，其可包括与上述多个激光条纹202类似的一个或多个特性和/或功能。一个或多个激光条纹402可具有包括不同子区域403和405的波导。例如，激光条纹402a可包括子区域403a和子区域405a。如贯穿本公开所用，“子区域”是沿着激光器的有源区(例如，沿着生长平面)的区域。子区域403a可具有能带结构(例如，图2b所示的能带结构224a)，并且子区域405a可具有另一能带结构(例如，图2b所示的能带结构224b)。在一些示例中，子区域405可位于相应激光条纹402的刻面处，并且激光条纹的子区域403(例如，增益区域)可位于子区域405之间。即，给定激光器的更靠近激光刻面的子区域可具有比给定激光器的位于与激光器的最大增益重合的区域中的子区域更大的跃迁能量。

在一些示例中，激光条纹(例如，激光条纹402a)的子区域(例如，子区域405a)可被构造成具有与另一个激光条纹(诸如，邻近的激光条纹，如激光条纹402b)的另一子区域(例如，子区域403b)相同的能带结构。本公开的示例可包括除一个激光条纹(例如，激光条402d)之外的所有具有混合刻面的激光条纹。不具有混合刻面的激光条纹(例如，激光条纹402d)可具有例如相对于其他激光条纹402的最短发射波长。

用于混合对应于激光刻面的子区域的过程可包括图案化光刻层(未示出)并实施蚀刻工艺，使得在混合工艺期间，子区域(例如，子区域405a)中的层228的数量与另一激光条纹(例如，激光条纹402b)的子区域(例如，子区域403b)中的层数相同。一个激光条纹的子区域可经历与另一激光条纹的另一子区域相同的混合程度。另一激光条纹可以是同一外延芯片上的任何激光条纹，包括但不限于相邻激光条纹。

除此之外或另选地，本公开的示例可包括具有比脊波导小的尺寸的顶部电极，以使cod的可能性降至最低。图5a示出了根据本公开的示例的包括减小尺寸的顶部电极的示例性激光器芯片的顶视图。激光器芯片501可包括多个激光条纹502，其可包括与上述多个激光条纹202和/或激光条纹402类似的一个或多个特性和/或功能。激光条纹502a可包括子区域507a和子区域509a。子区域509a可位于激光刻面处或附近，并且子区域507a可位于增益区域(例如，与激光器的最大增益重合的区域)处。一个或多个激光条纹502的顶部电极544(即，更靠近脊波导定位的电极)可被构造成使得其长度l1(即，在纵向上)小于激光条纹502的长度l2。在一些示例中，顶部电极544的长度l1可与子区域507a的长度相同。这样，可在邻近一个或多个激光刻面的位置(例如，子区域509a)处注入更少的载荷子，这就可减少激光刻面处的光学吸收量。由于沿激光条纹(例如，包括有源区)的增益分布具有远离激光刻面(例如，在激光的中心)的最大增益，因此由于其透光性，泵浦刻面区域可能不提高激光条纹的性能。同样地，减少刻面区域处的泵浦量可降低cod的可能性，而不对激光性能造成显著或任何损害。尽管附图将所有四个激光条纹示出为包括尺寸减小的顶部电极，但本公开的示例也可包括在少于所有激光条纹502上的尺寸减小的顶部电极。例如，一个激光条纹可包括尺寸减小的顶部电极，而另一个激光条纹可不包括。

除此之外或另选地，本公开的示例可包括具有针对减小尺寸的顶部电极的不同长度的激光条纹。图5b示出了根据本公开的示例的包括具有不同电极布置的至少两个激光条纹的示例性激光器芯片的顶视图。在一些情况下，电极布置可使得从电极的边缘到激光刻面的横向间距(例如，与顶部电极的长度相关)可基于激光条纹的跃迁能量(例如，和/或激光条纹的增益区域的跃迁能量)。例如，激光条纹502d可具有比激光条纹502a更大的跃迁能量。由于更大的跃迁能量，激光条纹502d的刻面可能由于更高的光学吸收而更易受到cod的影响。在一些示例中，具有较大跃迁能量的激光条纹(例如，激光条纹502d)可包括具有比具有较小跃迁能量的激光条纹的顶部电极554a更长的长度(例如，长度l2)的顶部电极554b(例如，激光条纹502a具有较短长度l1的顶部电极)。在一些示例中，除一个激光条纹(例如，激光条纹502d)之外的所有激光条纹可具有相同的电极布置。在一些示例中，顶部电极的长度可逐渐变化(例如，可基于跃迁能量)，如图所示。本公开的示例还包括被构造成同时具有混合刻面(如图4的上下文中所论述)和间距减小的顶部电极(如图5a的上下文中所论述)的一个或多个激光条纹。

在一些情况下，激光器的一个或多个区域可与较高的损耗相关联。图6a示出了根据本公开的示例的示例性激光条纹和对应横向区域的剖视图。激光条纹602a可包括脊波导643a和电耦接到脊波导643a的顶部电极644a。脊波导643a可位于横向区域611a之间。在一些示例中，横向区域611a可包括qw层624并且可吸收光，这可导致损耗的增加和激光量子效率的降低。

本公开的示例可包括将混合工艺用于围绕脊波导(例如，脊波导643)和/或有源区的一个或多个区域(例如，横向区域611)。图6b示出了根据本公开的示例的具有混合横向区域的示例性激光器芯片的顶视图。激光器芯片601可包括多个激光条纹602，其可包括与上述多个激光条纹202、激光条纹402和/或激光条纹502类似的一个或多个特性和/或功能。一个或多个激光条纹(例如，激光条纹602a)可具有邻近其波导(例如，脊波导643a)和/或有源区定位的侧向区域(例如，侧向区域611a)。脊波导643a可具有能带结构(例如，图2b所示的能带结构224a)，并且一个或多个横向区域611a可具有不同的能带结构(例如，图2b所示的能带结构224b)。在一些示例中，横向区域(例如，横向区域611a)可被构造成具有与另一激光条纹(诸如，其邻近的激光条纹，如激光条纹602b)的脊波导(例如，脊波导643b)相同的能带结构。本公开的示例可包括除一个激光条纹(例如，激光条纹602d)之外的所有具有混合横向区域的激光条纹。不具有混合横向区域的激光条纹(例如，激光条纹602d)可具有例如相对于其他激光条纹602的最短发射波长。在一些示例中，系统可不同地(例如，较高的注入电流)操作不具有混合横向区域的激光条纹以补偿损耗上的差异(例如，更高)(相对于具有混合横向区域的激光条纹)。

用于使横向区域混合的过程可包括图案化光刻层(未示出)并实施蚀刻工艺，使得横向区域(例如，横向区域611a)中的层(例如，图3b所示的层328)的数量与相邻激光条纹(例如，激光条纹602b)的脊波导(例如，脊波导643a)相同。一个激光条纹的横向区域可经历与另一激光条纹的脊波导相同的混合程度。

本公开的示例还包括一个或多个激光条纹，该一个或多个激光条纹被构造成具有一个或多个上述示例的组合：混合刻面(如在图4的上下文中所论述)，间距减小的顶部电极(如在图5a-图5b的上下文中所论述)，以及混合横向区域(如在图6a-图6b的上下文中所论述)。例如，图7示出了根据本公开的示例的示例性激光器芯片的顶视图，该示例性激光器芯片包括被构造为同时具有混合刻面和混合横向区域的激光条纹。激光器芯片701可包括多个激光条纹702，其可包括与上述多个激光条纹202、激光条纹402、激光条纹502和/或激光条纹602类似的一个或多个特性和/或功能。一个或多个激光条纹702可具有包括不同子区域703和705的波导。例如，激光条纹702a可包括子区域703a和子区域705a。子区域703a可具有能带结构(例如，图2b所示的能带结构224a)，并且子区域705a可具有不同的能带结构(例如，图2b所示的能带结构224b)。在一些示例中，子区域705可位于相应激光条纹702的刻面处，其中激光条纹的子区域703(例如，增益区域)可位于子区域705之间。在一些示例中，激光条纹(例如，激光条纹702a)的子区域(例如，子区域705a)可被构造成具有与邻近的激光条纹(例如，激光条纹702b)的增益区域(例如，子区域703b)相同的能带结构。在一些情况下，子区域703a可与脊波导743a重合。

脊波导743a可位于横向区域711a之间。脊波导743a可具有能带结构(例如，图2b所示的能带结构224a)，并且一个或多个横向区域711a可具有不同的能带结构(例如，图2b所示的能带结构224b)。在一些示例中，横向区域(例如，横向区域711a)可被构造成具有与邻近的激光条纹(例如，激光条纹702b)的脊波导(例如，脊波导743a)相同的能带结构。在一些示例中，给定激光器的子区域705(例如，混合刻面区域)、同一激光器的横向区域711和相邻激光器的子区域703(例如，增益区域)中的两者或更多者可具有相同的能带结构。

本公开的示例可包括除一个激光条纹(例如，激光条纹702d)之外的所有具有混合横向区域的激光条纹。除此之外或另选地，相同(或不同)的激光条纹可不具有混合刻面区域。在一些情况下，横向区域711可横向围绕脊波导743(和/或有源区)，并且子区域705可纵向围绕脊波导743(和/或有源区)。除此之外或另选地，激光器芯片可包括被构造成具有减小尺寸的顶部电极的一个或多个激光条纹，如上所述。用于混合相应区域的过程可包括基于用于混合的不同区域对光刻层进行图案化。

在一些示例中，可基于激光条纹的增益分布的形状来构造用于混合的不同区域。图8a-图8c示出了根据本公开的示例的包括用于基于增益分布的形状进行混合的不同区域的示例性激光器芯片的顶视图。例如，激光器芯片801a可包括激光条纹802a。激光条纹802a可包括沿其有源区的多个子区域，诸如子区域803和子区域813，如图8a所示。子区域803和子区域813可在制造过程期间暴露于不同程度的混合中，并且可具有不同的能带结构。例如，子区域803可不暴露于混合中，并且可具有类似于图2b所示的能带结构224a的能带结构。子区域813可暴露于混合中，可具有大于子区域803的跃迁能量，并且/或者可具有类似于图2b所示的能带结构224b的能带结构。横向混合的“成形”可有助于控制激光条纹的模式。

子区域803和子区域813相遇的位置可导致反映激光条纹802a的光学增益分布(例如，图2c所示的光学增益分布208a)的形状(例如，非矩形)。在一些示例中，界面的形状可补充激光条纹802a的光学模式。由于靠近刻面(即，增益尾部)的增益可较小(例如，几乎为零)，因此泵浦刻面附近的区域可导致较高的光学吸收。激光条纹802a可被构造成使得子区域813(例如，更靠近有源区的边缘定位的区域)具有与子区域803不同(例如，更高)的跃迁能量。

本公开的示例可包括被构造成具有多个具有不同混合程度的子区域的激光条纹，如图8b所示。激光器芯片801b可包括激光条纹802b。激光条纹802b可包括沿其有源区的子区域803、子区域813和子区域815。子区域815可暴露于比子区域813更大的混合量中，该子区域813可暴露于比子区域803更大的混合量中。例如，子区域803可具有能带结构224a(图2b所示)，子区域813可具有能带结构224b(图2b所示)，并且子区域815可具有能带结构224c(图2b所示)。即，对于给定的激光条纹，跃迁能量可在更靠近其有源区的边缘处增大。子区域803和子区域813之间的界面和/或子区域813和子区域815之间的界面可具有基于激光条纹802b的增益分布的形状。在一些示例中，一个或多个子区域(例如，子区域813和/或子区域815)可不是泵浦区域，而其他子区域(例如，子区域803)可为泵浦区域。

本公开的示例还包括一个或多个激光条纹，该一个或多个激光条纹被构造成具有一个或多个上述示例的组合：混合刻面(如在图4的上下文中所论述)，间距减小的顶部电极(如在图5a-图5b的上下文中所论述)，混合横向区域(如在图6a-图6b的上下文中所论述)，具有基于增益分布的形状的子区域之间的界面(如在图8a的上下文中所论述)和相同的激光条纹的多种混合程度(如在图8b的上下文中所论述)。例如，图8c示出了被构造成具有混合刻面(例如，在子区域809处)和成形界面(例如，在子区域803和子区域813处)的激光条纹。

在一些示例中，顶部电极的形状可基于增益分布。这样，在几乎没有增益的区域(例如，刻面)中泵浦激光条纹可防止或减少具有增益的区域(例如，纵向中心)的损耗。在一些情况下，激光在整个有源区中可不均匀泵浦。

本发明公开了一种激光器芯片。激光器芯片可包括：包括至少一个激光条纹的多个激光条纹，该至少一个激光条纹包括：沿至少一个激光条纹的有源区的一个或多个第一子区域，该一个或多个第一子区域包括第一跃迁能量，以及沿有源区的一个或多个第二子区域，该一个或多个第二子区域包括第二跃迁能量和第二掺杂量，其中第二跃迁能量不同于第一跃迁能量，其中一个或多个第一子区域和一个或多个第二子区域包括相同的外延晶片。除此之外或另选地，在一些示例中，激光器芯片还包括：未暴露的激光条纹，该未暴露的激光条纹包括第三跃迁能量，其中第三跃迁能量与外延晶片的跃迁能量相同。除此之外或另选地，在一些示例中，一个或多个第一子区域邻近至少一个激光条纹的刻面定位，并且一个或多个第二子区域邻近至少一个激光条纹的增益区域定位。除此之外或另选地，在一些示例中，多个激光条纹包括另一个激光条纹，其中另一个激光条纹的一个或多个第二子区域的第二跃迁能量与至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域的第一跃迁能量相同。除此之外或另选地，在一些示例中，一个或多个第一子区域的第一跃迁能量大于一个或多个第二子区域的第二跃迁能量。除此之外或另选地，在一些示例中，激光器芯片还包括：沿多个激光条纹的有源区设置的一个或多个电极，其中对于至少一个激光条纹：至少一个激光条纹的电极沿着至少一个激光条纹的有源区具有第一长度，至少一个激光条纹的有源区具有第二长度，其中第一长度小于第二长度。除此之外或另选地，在一些示例中，多个激光条纹包括另一个激光条纹，其中另一个激光条纹的电极沿着另一个激光条纹的有源区具有第三长度，该第三长度不同于第一长度和第二长度。除此之外或另选地，在一些示例中，第三长度长于第一长度，并且其中另一个激光器的第二跃迁能量大于至少一个激光条纹的第二跃迁能量。除此之外或另选地，在一些示例中，至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域包括至少一个激光条纹的有源区，并且其中至少一个激光条纹的一个或多个第二子区域包括邻近至少一个激光条纹的有源区定位的横向区域。除此之外或另选地，在一些示例中，多个激光条纹包括另一个激光条纹，其中另一个激光条纹的一个或多个第二子区域的第二跃迁能量与至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域的第一跃迁能量相同。除此之外或另选地，在一些示例中，至少一个激光条纹的一个或多个第二子区域的第二跃迁能量大于至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域的第一跃迁能量。除此之外或另选地，在一些示例中，至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域和一个或多个第二子区域均位于至少一个激光条纹的有源区上。除此之外或另选地，在一些示例中，一个或多个第一子区域的第一跃迁能量大于一个或多个第二子区域的第二跃迁能量，并且其中一个或多个第一子区域比一个或多个第二子区域更靠近至少一个激光条纹的有源区的边缘定位。除此之外或另选地，在一些示例中，多个激光条纹包括另一个激光条纹，并且其中另一个激光条纹的光学增益分布相对于至少一个激光条纹的光学增益分布偏移。除此之外或另选地，在一些示例中，一个或多个第一子区域和一个或多个第二子区域包括不同的混合量。

本发明公开了一种制造激光器芯片的方法。该方法可包括：形成多个激光条纹，其中形成多个激光条纹包括：使外延晶片生长；混合至少一个激光条纹，其中混合包括：沿着至少一个激光条纹的有源区将一个或多个第一子区域混合到第一量；沿着至少一个激光条纹的有源区将一个或多个第二子区域混合到第二量，该第二量不同于第一量。除此之外或另选地，在一些示例中，使外延晶片生长包括使多个层生长，该方法还包括：从至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域移除多个层中的一者或多者，其中一个或多个第一子区域邻近至少一个激光条纹的刻面定位；以及从至少一个激光条纹的一个或多个第二子区域中移除多个层中的一者或多者，其中一个或多个第二子区域邻近至少一个激光条纹的增益区域定位。除此之外或另选地，在一些示例中，使外延晶片生长包括使多个层生长，该方法还包括：从至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域移除多个层中的一者或多者，其中一个或多个第一子区域包括至少一个激光条纹的有源区；以及从至少一个激光条纹的一个或多个第二子区域中移除多个层中的一者或多者，其中一个或多个第二子区域为邻近至少一个激光条纹的有源区定位的横向区域。除此之外或另选地，在一些示例中，使外延晶片生长包括使多个层生长，该方法还包括：从至少一个激光条纹的一个或多个第一子区域中移除多个层中的一者或多者；以及从至少一个激光条纹的一个或多个第二子区域中移除多个层中的一者或多者，其中一个或多个第一子区域比一个或多个第二子区域更靠近至少一个激光条纹的有源区的边缘定位。除此之外或另选地，在一些示例中，形成多个激光条纹还包括：混合另一个激光条纹，其中混合包括：沿另一个激光条纹的有源区将一个或多个第二子区域混合到第一量。除此之外或另选地，在一些示例中，使外延晶片生长包括使多个层生长，该方法还包括：在至少一个激光条纹被混合的同时，用所生长的多个层掩蔽未暴露的激光条纹。

虽然参照附图对公开的示例进行了全面的描述，但应注意，各种改变和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类改变和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的所公开的示例的范围内。