激光器、集成芯片、激光雷达及激光器的制备方法与流程

本申请涉及光电子器件，尤其涉及一种激光器、集成芯片、激光雷达及激光器的制备方法。

背景技术：

1、与传统的飞行时间法(tof，time of flight)脉冲(pulse)激光雷达相比，fmcw激光雷达有如下技术优势：测距范围大、距离分辨率高、可多普勒测速、尺寸小、易集成。得益于以上优势，fmcw激光雷达在高精度地图测绘和自动驾驶等领域有广大的应用前景。然而，相关技术中的fmcw激光雷达的距离分辨能力有限，影响了fmcw激光雷达的发展进程。

技术实现思路

1、本申请提供了一种激光器、集成芯片、激光雷达及激光器的制备方法，用于解决相关技术中fmcw激光雷达的距离分辨能力有限的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种激光器，包括依次层叠设置的第一n型层、第一p型层、第一波导层及激光器主体，所述激光器主体包括在所述第一波导层背离所述第一p型层的一侧依次层叠设置的第二n型层、第二波导层及第二p型层，所述第一p型层、所述第一波导层及所述激光器主体的所述第二n型层组合形成pin结，

3、其中，所述激光器具有第一工作模式，所述第一工作模式下，所述pin结中所述第一波导层的折射率与所述激光器主体中所述第二波导层的折射率均降低；或，所述第一工作模式下，所述pin结中所述第一波导层的折射率与所述激光器主体中所述第二波导层的折射率均提高。

4、第二方面，本申请提供了一种集成芯片，包括芯片主体及上述的激光器；芯片主体包括层叠设置的衬底层、氧化硅埋层及传输层，所述激光器设置于所述传输层背离所述氧化硅埋层的一侧，所述传输层包括第一部分及连接所述第一部分的第二部分，所述第一部分与所述激光器正对，所述第二部分位于所述激光器的所述第一波导层的出射段所在的一侧，且所述第二部分包括与所述出射段对应的耦合器及与所述耦合器连接的第三波导层，以使所述耦合器能够将所述出射段的光线耦合至所述第三波导层。

5、第三方面，本申请提供了一种激光雷达，包括上述的集成芯片。

6、第四方面，本申请提供了一种激光器的制备方法，包括：

7、制备第一n型层，并在第一n型层上形成第一p型层；第一p型层具有背离第一n型层的第二表面；

8、在所述第二表面上涂覆光刻胶层，并在所述光刻胶层背离所述第二表面的一侧设置灰度掩膜板；其中，所述灰度掩膜板包括透光率渐变区；

9、利用所述灰度掩膜板对所述第一p型层进行曝光、显影和刻蚀，以使所述第一p型层的所述第二表面在对应所述透光率渐变区处形成曲面；

10、在所述第二表面上依次形成第一波导层、第二n型层、第二波导层及第二p型层。

11、本申请的激光器、集成芯片、激光雷达及激光器的制备方法，激光器主体内的第二n型层与第一波导层、及第一p型层一起构成pin结，且在激光器处于第一工作模式时，pin结中第一波导层的折射率与激光器主体中第二波导层的折射率同步降低或同步提高，相较于相关技术中的单个激光器主体在第一工作模式下的折射率降低或提高而言，增大了激光器的折射率变化范围，增大了激光器的频率啁啾范围，实现了频率调制带宽的提升，进而能够提升激光雷达的距离分辨能力。

技术特征：

1.一种激光器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一n型层、第一p型层、第一波导层及激光器主体，所述激光器主体包括在所述第一波导层背离所述第一p型层的一侧依次层叠设置的第二n型层、第二波导层及第二p型层，所述第一p型层、所述第一波导层及所述激光器主体的所述第二n型层组合形成pin结，

2.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一工作模式下，所述pin结的正向调制信号与所述激光器主体的正向调制信号同相。

3.如权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一工作模式下，所述pin结的正向注入电压与时间呈正相关，且所述激光器主体的正向注入电流与时间呈正相关。

4.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二n型层具有面向所述第二波导层的第一表面，所述第一波导层包括朝向远离所述第一表面的方向弯曲延伸的弯曲波导段。

5.如权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述第一n型层、所述第一p型层、所述第一波导层及所述激光器主体沿第一方向依次层叠设置，所述第一波导层包括沿第二方向分布的入射段和出射段，所述第二方向与所述第一方向相交，所述出射段形成为所述弯曲波导段。

6.如权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述入射段形成为直波导段，所述第一波导层还包括连接于所述入射段与所述出射段之间的中间段，所述中间段形成为楔形波导段。

7.如权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述激光器具有与所述入射段对应的直波导区、与所述出射段对应的弯曲波导区、及与所述中间段对应的楔形波导区，

8.如权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二波导层包括：

9.一种集成芯片，其特征在于，包括芯片主体及权利要求1至8中任一项所述的激光器；

10.如权利要求9所述的集成芯片，其特征在于，所述耦合器包括设置于所述第二部分的光栅，所述光栅包括间隔分布的多个狭缝。

11.一种激光雷达，其特征在于，包括权利要求9或10所述的集成芯片。

12.一种激光器的制备方法，其特征在于，包括：

13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述灰度掩膜板的所述透光率渐变区靠近所述第二表面的边缘设置，且所述透光率渐变区从所述第二表面内至所述第二表面的边缘处，透光率逐渐增大。

技术总结
本申请实施例公开了一种激光器、集成芯片、激光雷达及激光器的制备方法。激光器包括第一N型层、第一P型层、第一波导层及激光器主体，激光器主体包括第二N型层、第二波导层及第二P型层，第一P型层、第一波导层及第二N型层形成PIN结，第一工作模式下，PIN结中第一波导层的折射率与激光器主体中第二波导层的折射率均降低，或，PIN结中第一波导层的折射率与激光器主体中第二波导层的折射率均提高。第一工作模式下，PIN结中第一波导层的折射率与激光器主体中第二波导层的折射率同步降低或同步提高，增大了激光器的折射率变化范围，增大了激光器的频率啁啾范围，实现了频率调制带宽的提升，进而能够提升激光雷达的距离分辨能力。

技术研发人员：朱瑞,汪敬
受保护的技术使用者：深圳市速腾聚创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13