水平腔垂直发射激光器及其制备方法与流程

本发明涉及激光器，具体为一种水平腔垂直发射激光器及其制备方法。

背景技术：

1、对于3d结构光的红外波段激光器光源，目前主流的技术方案是采用vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器)实现，该方案最大的问题是用于人脸识别的vcsel工作波长为940nm，而750nm至1400nm的近红外光谱区域波段的激光容易引起人眼的安全问题。940nm波长激光会聚焦至人眼视网膜上，还不会触发保护性眨眼反射。这使得3d结构光的激光器光源的强度受限，影响基于结构光方案的人脸识别准确度和抗环境光能力。而对人眼更安全的1550nm波长vcsel芯片外延生长存在较大难度，暂无实现可能，这极大的限制了3d结构光的人脸识别能力。

2、另一方面，基于磷化铟材料体系的dfb(distributed feedback laser，分布反馈式激光器)作为水平腔谐振激光器已经广泛运用于光通讯领域，其工作波长覆盖1200nm至1700nm，可工作在对人眼安全的波长范围。现有的基于dfb激光器的垂直发射方案分为片上方案和片外方案，片外方案主要是在封装中通过旋转角度或引入光学部件来实现水平光束的垂直偏转，结构复杂成本高；片上方案主要是引入高阶光栅实现水平光束的垂直偏转，利用高阶光栅结构的垂直分量可以实现水平光束的垂直偏转，但光栅垂直分量耦合效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水平腔垂直发射激光器及其制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种水平腔垂直发射激光器的制备方法，包括如下步骤：

3、s1，制作外延结构，

4、s2，于外延结构上制作脊波导，

5、s3，生长掩膜层保护脊波导所在的区域，

6、s4，在外延结构上刻蚀脊波导以外的区域，制作具有45度倾斜角的倾斜面，并暴露出外延结构的光发射端，光发射端正对倾斜面，

7、s5，在倾斜面上制作反射面，光发射端发出水平激光射至反射面，反射面将水平激光反射成垂直激光并射出至外延结构外。

8、进一步，采用ibe(离子束刻蚀)刻蚀方法刻蚀外延结构形成倾斜面。

9、进一步，刻蚀时，先于外延结构上向下刻蚀形成平行六面体的缺口，外延结构在缺口处形成互相平行的倾斜面和光发射端，接着再将光发射端刻蚀成垂直的出光腔面。

10、进一步，刻蚀的深度在10～50μm之间。

11、进一步，制作反射面的具体方法为：在倾斜面上生长钝化层和抗反射膜，接着再于钝化层和抗反射膜上制作金属层，金属层为反射面。

12、进一步，在脊波导上制作p电极，反射面与p电极之间具有间隔。

13、进一步，外延结构包括于衬底上依次生长的有源层、磷化铟过渡层、光栅层、光栅掩埋层、腐蚀停止层、p型磷化铟波导层及接触层。

14、进一步，腐蚀p型磷化铟波导层和接触层形成脊波导。

15、进一步，在s4步骤中，刻蚀至衬底层。

16、本发明实施例提供另一种技术方案：一种水平腔垂直发射激光器，采用上述的方法制得。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、在外延结构上制作反射面，可以将光发射端发出的激光反射成垂直激光，较之传统的片上和片外方案来说，具有成本低、垂直出光效率高等优势。

19、2、相较于3d人脸识别的结构光中vcsel方案的红外光发射器，具有1500nm至1700nm的长波长工作波段，对人眼安全的前提下可以提高输出光功率，增强人脸识别的抗干扰能力、环境光不敏感、识别精度更高。

技术特征：

1.一种水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：采用ibe(离子束刻蚀)刻蚀方法刻蚀外延结构形成倾斜面。

3.如权利要求1的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：刻蚀时，先于外延结构上向下刻蚀形成平行六面体的缺口，外延结构在缺口处形成互相平行的倾斜面和光发射端，接着再将光发射端刻蚀成垂直的出光腔面。

4.如权利要求3的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：刻蚀的深度在10～50μm之间。

5.如权利要求1的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于，制作反射面的具体方法为：在倾斜面上生长钝化层和抗反射膜，接着再于钝化层和抗反射膜上制作金属层，金属层为反射面。

6.如权利要求1的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：在脊波导上制作p电极，反射面与p电极之间具有间隔。

7.如权利要求1的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：外延结构包括于衬底上依次生长的有源层、磷化铟过渡层、光栅层、光栅掩埋层、腐蚀停止层、p型磷化铟波导层及接触层。

8.如权利要求7的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：腐蚀p型磷化铟波导层和接触层形成脊波导。

9.如权利要求7的水平腔垂直发射激光器的制备方法，其特征在于：在s4步骤中，刻蚀至衬底层。

10.一种水平腔垂直发射激光器，其特征在于：采用如权利要求1-9任一的方法制得。

技术总结
本发明涉及激光器技术领域，提供了一种水平腔垂直发射激光器的制备方法，包括如下步骤：S1，制作外延结构，S2，于外延结构上制作脊波导，S3，生长掩膜层保护脊波导所在的区域，S4，在外延结构上刻蚀脊波导以外的区域，制作具有45度倾斜角的倾斜面，并暴露出外延结构的光发射端，光发射端正对倾斜面，S5，在倾斜面上制作反射面，光发射端发出水平激光射至反射面，反射面将水平激光反射成垂直激光并射出至外延结构外。还提供一种水平腔垂直发射激光器，采用上述的方法制得。本发明的在外延结构上制作反射面，可以将光发射端发出的激光反射成垂直激光，较之传统的片上和片外方案来说，具有成本低、垂直出光效率高等优势。

技术研发人员：韩宇,孔德谋
受保护的技术使用者：武汉云岭光电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23