一种光子-光子共振面射型激光器及其制备方法与流程

本发明涉及激光器，特别涉及一种光子-光子共振面射型激光器及其制备方法。

背景技术：

1、vcsel如果采用载子-光子共振的方式操作,其极限带宽约在20-30ghz,为了突破带宽限制就需要利用光子-光子共振,其最大的问题在于外部共振腔的光要如何有效地导入高频共振腔。

2、目前的设计方案主要是先形成独立的主/副共振腔,再通过条状光波导来连接主/副共振腔，起到导光以及隔绝主/副共振腔电性的作用。由于光波导的效率受到光波导的尺寸与所传送光的波长决定,其尺寸精度要求很高,因此目前光波导耦合主/副共振腔的效率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种光子-光子共振面射型激光器及其制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种光子-光子共振面射型激光器，包括：

3、外延结构，所述外延结构由下至上包括衬底、第一dbr、主动区和第二dbr；所述外延结构通过电性隔离分隔出若干发光单元，若干所述发光单元包括一第一发光单元和至少一第二发光单元，所述第一发光单元包括一第一共振腔，每一所述第二发光单元包括一第二共振腔，所述第一共振腔和第二共振腔的主动区相接以使第二共振腔产生的光束水平耦合至第一共振腔。

4、在一更佳的实施例中，所述电性隔离包括在所述第二dbr中设置的电流限制层，所述电流限制层包括若干电流限制区域以及由所述电流限制区域界定出的若干电流通道，若干所述电流通道与若干所述发光单元一一对应。

5、在一更佳的实施例中，还包括设置在所述主动区上方的氧化限制层，所述氧化限制层包括多个氧化限制区域、以及由所述氧化限制区域界定出的若干出光孔，若干所述出光孔与若干所述发光单元一一对应。

6、在一更佳的实施例中，若干所述电流通道在所述衬底上的正投影与若干所述出光孔在所述衬底上的投影一一对应，所述电流通道的孔径大于所述出光孔的孔径。

7、在一更佳的实施例中，所述若干发光单元包括一第一发光单元和至少三第二发光单元，所述第二发光单元以所述第一发光单元的出光孔轴线为中心呈环形分布在所述第一发光单元的周缘。

8、在一更佳的实施例中，所述电性隔离还包括从所述第二dbr的上表面向下刻蚀至第一dbr表面或其内部一设定深度形成以定义所述主动区相接处的沟槽。

9、在一更佳的实施例中，从俯视方向观之，第二共振腔与第一共振腔的主动区相接处的宽度最小为0且最大为位于所述主动区相接处的氧化限制区域刚好完全氧化，其中，所述俯视方向为衬底所在水平面的法线方向。

10、在一更佳的实施例中，还包括底部电极和顶部电极；所述底部电极连接于所述衬底；所述顶部电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别通过对应发光单元内的第二dbr电连接至第一共振腔和第二共振腔。

11、在一更佳的实施例中，所述第一电极和第二电极连接rf电源以驱动所述第一共振腔，所述第一电极和第三电极连接dc电源一驱动所述第二共振腔。

12、本发明提供一种如上所述的光子-光子共振面射型激光器的制造方法，包括以下步骤：

13、形成外延结构，所述外延结构由下至上包括衬底、第一dbr、主动区、以及第二dbr；

14、进行离子注入和台面蚀刻，以使所述外延结构电性隔离分隔出若干发光单元，若干所述发光单元包括一第一发光单元和至少一第二发光单元，所述第一发光单元包括一第一共振腔，每一所述第二发光单元包括一第二共振腔；

15、在每一发光单元的第二dbr上形成氧化限制层；

16、制作与第一dbr、第一发光单元的第二dbr、第二发光单元的第二dbr一一对应电连接的第一电极、第二电极和第三电极。

17、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

18、1、本发明的高耦合效率的光子-光子共振面射型激光器利用光子-光子共振，通过对外延结构的改进，使第一、第二共振腔的光传送效率得到提高，进而有效提高器件的光子补充的效率以及器件带宽性能；

19、2、本发明高耦合效率的光子-光子共振面射型激光器，通过对外延结构的改进，在单位面积内可以设置更多的发光单元，以提高器件的集成度以及单位面积内的光输出功率。

20、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种光子-光子共振面射型激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：所述电性隔离包括在所述第二dbr中设置的电流限制层，所述电流限制层包括若干电流限制区域以及由所述电流限制区域界定出的若干电流通道，若干所述电流通道与若干所述发光单元一一对应。

3.根据权利要求2所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于，还包括设置在所述主动区上方的氧化限制层，所述氧化限制层包括多个氧化限制区域、以及由所述氧化限制区域界定出的若干出光孔，若干所述出光孔与若干所述发光单元一一对应。

4.根据权利要求3所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：若干所述电流通道在所述衬底上的正投影与若干所述出光孔在所述衬底上的投影一一对应，所述电流通道的孔径大于所述出光孔的孔径。

5.根据权利要求3所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：所述若干发光单元包括一第一发光单元和至少三第二发光单元，所述第二发光单元以所述第一发光单元的出光孔轴线为中心呈环形分布在所述第一发光单元的周缘。

6.根据权利要求3所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：所述电性隔离还包括从所述第二dbr的上表面向下刻蚀至第一dbr表面或其内部一设定深度形成以定义所述主动区相接处的沟槽。

7.根据权利要求3所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：从俯视方向观之，第二共振腔与第一共振腔的主动区相接处的宽度最小为0且最大为位于所述主动区相接处的氧化限制区域刚好完全氧化，其中，所述俯视方向为衬底所在水平面的法线方向。

8.根据权利要求1所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：还包括底部电极和顶部电极；所述底部电极连接于所述衬底；所述顶部电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别通过对应发光单元内的第二dbr电连接至第一共振腔和第二共振腔。

9.根据权利要求8所述的光子-光子共振面射型激光器，其特征在于：所述第一电极和第二电极连接rf电源以驱动所述第一共振腔，所述第一电极和第三电极连接dc电源一驱动所述第二共振腔。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的光子-光子共振面射型激光器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种光子‑光子共振面射型激光器及其制备方法。该激光器包括：外延结构，所述外延结构由下至上包括衬底、第一DBR、主动区和第二DBR；所述外延结构通过电性隔离分隔出若干发光单元，若干所述发光单元包括一第一发光单元和至少一第二发光单元，所述第一发光单元包括一第一共振腔，每一所述第二发光单元包括一第二共振腔，所述第一共振腔和第二共振腔的主动区相接以使第二共振腔产生的光束水平耦合至第一共振腔。采用本发明提供的高耦合效率的光子‑光子共振面射型激光器，具有高光子补充效率、器件带宽性能以及光输出功率。

技术研发人员：蔡文必,陈柏翰,王文平
受保护的技术使用者：泉州市三安光通讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17