一种单模半导体激光器及激光器封装结构、光模块的制作方法

1.本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单模半导体激光器及激光器封装结构、光模块。


背景技术：

2.光收发模块是现代光通信网络的重要组成部件，而光收发器件是光模块中最为核心的部件。光发射芯片是光发射器件的最重要组成部分。
3.传统的单模光发射芯片是基于光波导的边发射激光器，如图1所示，其发光面是激光器的侧面，通常伴随着较小的近场光斑和较大的发散角，所以边发射激光器的耦合容差比较小，不利于开发低成本的耦合工艺。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种单模半导体激光器及激光器封装结构、光模块，以解决现有技术存在的耦合容差比较小的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种单模半导体激光器，包括由半导体材料制成的本体，所述本体上至少制作有第一光学面、第二光学面和第三光学面；
7.所述第一光学面和所述第二光学面均为反射面，所述第三光学面为透射面，且所述第三光学面位于所述本体的正表面；
8.在所述本体内，激光由垂直于所述本体的侧表面的方向射入，依次经所述第一光学面和第二光学面反射后由所述第三光学面透射至外界。
9.可选的，所述第一光学面、所述第二光学面和所述第三光学面，为采用半导体光刻工艺、干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺在所述半导体材料上制成的镜面。
10.可选的，所述第一光学面和所述第二光学面为平面结构，所述第三光学面为曲面结构。
11.可选的，第一光学面和所述第三光学面为平面结构，所述第二光学面为曲面结构。
12.可选的，所述第一光学面和所述第二光学面的表面镀有高反膜。
13.可选的，所述第三光学面的表面镀有增透膜。
14.一种激光器封装结构，包括：如上所述的单模半导体激光器，反射镜、mux芯片、聚焦透镜；
15.所述单模半导体激光器发射的激光，先经所述反射镜反射进入所述mux芯片，再由所述聚焦透镜汇聚至光纤中。
16.可选的，在所述单模半导体激光器至所述反射镜的光路通道上，还设有用于将所述单模半导体激光器发射的激光准直为平行光的准直透镜。
17.一种光模块，包括如上所述的单模半导体激光器。
18.与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：
19.本实用新型实施例的单模半导体激光器，在传统的边发射激光器的基础上引入了三个光学面，使得激光器发射出的激光依次经过第一光学面和第二光学面反射改变出射方向、再经过第三个光学面透射至外界，从而达到对激光进行整形的效果，且由于出光面由p电极的侧面调整为n电极的表面，出光面的面积变大，因而有效改善了近场光斑和光束发散角的质量。
20.同时，由于本实施例中单模半导体激光器从边发射方式进化为面发射方式，因此本实施例的单模半导体激光器可以进行晶圆级的测试和老化筛选，从而能够降低激光器的制作成本，还能够降低光模块的物料成本和制作工艺难度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1为传统的基于光波导的边发射激光器的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的单模半导体激光器的一种结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的单模半导体激光器的另一种结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的激光器封装结构示意图。
26.标记说明：单模半导体激光器1、本体11、第一光学面12、第二光学面13、第三光学面14、反射镜2、mux芯片3、聚焦透镜4、准直透镜5、光纤6。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型实施例一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。
28.本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.为克服现有的边发射激光器所存在的耦合容差比较小的问题，本实用新型实施例提供了一种单模半导体激光器，其将传统的边发射激光器转换成面发射激光器，以改善出射光束质量，从而改善耦合容差和耦合效率。
30.具体的，请参阅图2和图3所示，本实用新型实施例提供的单模半导体激光器1，包括由半导体材料制成的本体11，本体11上至少制作有第一光学面12、第二光学面13和第三光学面14；
31.第一光学面12和第二光学面13均为反射面，第三光学面14为透射面，且第三光学面14位于本体11的正表面，该正表面指的是与侧表面相垂直的表面；
32.在本体11内，激光由垂直于所述本体11的侧表面的方向射入，依次经第一光学面12和第二光学面13反射后由第三光学面14透射至外界。
33.该单模半导体激光器1在传统的边发射激光器的基础上引入了三个光学面，使得激光器发射出的激光依次经过第一光学面12和第二光学面13反射改变出射方向、再经过第三光学面14透射至外界，从而达到对激光进行整形的效果，改善了光束发散角的质量。
34.同时，由于本实施例中单模半导体激光器1从边发射方式进化为面发射方式，因此本实施例的单模半导体激光器1可以进行wafer(晶圆)级的测试和老化筛选，从而能够降低激光器的制作成本。
35.在加工过程中，第一光学面12、第二光学面13和第三光学面14，为采用半导体光刻工艺、干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺在半导体材料上制成的光滑镜面。
36.在一种可能的实施方式中，如图2所示，第一光学面12和第二光学面13为平面结构，第三光学面14为曲面结构。此外，除了图示的曲面结构，第三光学面14还可以为菱形、锥形等任意其它能够对光束进行整形的结构。
37.在另一种可能的实施方式中，如图3所示，第一光学面12和第三光学面14为平面结构，第二光学面13为曲面结构。
38.为实现良好的反射效果和透射效果，以提升光束传输质量，本实施例中，第一光学面12和第二光学面13的表面镀有高反膜，该高反膜具有良好的反射效果，以确保获得良好的反射效果；第三光学面14的表面镀有增透膜，该增透膜具有较高的透射率，以确保获得良好的透射效果。在其他实施方式中，高反膜和增透膜可以由膜层材料替换为具有同等功效的涂层材料，涂覆于相应的光学面的表面。
39.本实施例的单模半导体激光器1由于采用面发射方式，因此更容易匹配低成本的cob封装方式，且由于激光器的出射光束质量有所改善，耦合容差和耦合效率都得到了改善，因此可以使用更低成本的透镜来进行耦合操作，光模块的物料成本和制作工艺难度都得到了优化。
40.如图4所示，本实用新型实施例还提供了一种激光器封装结构，包括：单模半导体激光器1，反射镜2、mux芯片3、聚焦透镜4；
41.其中，单模半导体激光器1，包括由半导体材料制成的本体11，本体11上至少制作有第一光学面12、第二光学面13和第三光学面14；第一光学面12和第二光学面13均为反射面，第三光学面14为透射面，且第三光学面14位于本体11的正表面；在本体11内，激光由垂直于所述本体11的侧表面的方向射入，依次经第一光学面12和第二光学面13反射后由第三光学面14透射至外界。
42.单模半导体激光器1发射的激光，先经反射镜2反射进入mux芯片3，再由聚焦透镜4汇聚至光纤6中。
43.此外，在单模半导体激光器1至反射镜2的光路通道上，还设有用于将单模半导体激光器1发射的激光准直为平行光的准直透镜5。
44.上述设计方式，可以用于波导式的探测器，用于改善波导式探测器的耦合效率和耦合容差。
45.基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种光模块，其包括如上所述的单模半导体激光器1。由于应用了上述结构的单模半导体激光器1，本实施例可以降低光
模块的物料成本和制作工艺难度。
46.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。