本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器，具體涉及一種邊發(fā)射激光器制備方法及邊發(fā)射激光器。

背景技術(shù)：

1、邊發(fā)射激光器(edge?emitting?laser，eel)是一種基于化合物半導(dǎo)體材料的激光器。通過向邊發(fā)射激光器施加正向電壓，并持續(xù)注入電流，以使得電子空穴在本征層中的有源區(qū)(增益介質(zhì))復(fù)合產(chǎn)生受激輻射光子，光子在邊發(fā)射激光器前后端面形成的諧振腔中反復(fù)振蕩，以在有源區(qū)中激發(fā)出更多的受激輻射光子，從而實(shí)現(xiàn)光放大，當(dāng)光子的增益高過閾值時(shí)，就可以從端面射出形成激光。由于受激輻射的作用，光子的光學(xué)性質(zhì)高度一致，所以激光相比普通光源(陽光/白熾燈/led等)有更好的單色性和方向性，也有更高的亮度。邊發(fā)射激光器由于其良好的光學(xué)特性，小尺寸，低成本和簡易的封裝形式，已經(jīng)被大量用于工業(yè)加工、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域。

2、為了滿足邊發(fā)射激光器在大功率場景的使用需求，一般通過增大邊發(fā)射激光器的條寬，以使得邊發(fā)射激光器發(fā)光區(qū)的寬度增加，從而使得邊發(fā)射激光器處于多模激射狀態(tài)。然而，在邊發(fā)射激光器工作過程中，邊發(fā)射激光器出光端面中心處與兩側(cè)的溫度分布不均，導(dǎo)致出光端面中心處與兩側(cè)的折射率差值增大，產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，熱透鏡效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致邊發(fā)射激光器出光端面的光場分布產(chǎn)生會(huì)聚，從而導(dǎo)致邊發(fā)射激光器具有較大的遠(yuǎn)場發(fā)散角，進(jìn)而導(dǎo)致光束質(zhì)量急劇下降。同時(shí)，過于會(huì)聚的光場會(huì)在出光端面形成極高的能量密度，從而對(duì)出光端面造成損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種邊發(fā)射激光器制備方法及邊發(fā)射激光器，以解決現(xiàn)有的在邊發(fā)射激光器工作過程中，邊發(fā)射激光器出光端面中心處與兩側(cè)的溫度分布不均，導(dǎo)致出光端面中心處與兩側(cè)的折射率差值增大，產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種邊發(fā)射激光器制備方法，包括：

3、形成主體結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括依次堆疊的襯底層、有源層、第一半導(dǎo)體包層和歐姆層；

4、自所述歐姆層背離所述第一半導(dǎo)體包層的一側(cè)表面進(jìn)行刻蝕處理，以形成具有第一缺口的脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)沿第一方向延伸，所述第一方向?yàn)樗鲞叞l(fā)射激光器腔長的延伸方向，所述第一缺口位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近出光端面的一側(cè)；

5、在所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成間隔設(shè)置的第一波導(dǎo)槽和第二波導(dǎo)槽，所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽均沿所述第一方向延伸；

6、在所述歐姆層背離所述第一半導(dǎo)體包層的一側(cè)表面形成第一電極；

7、在所述襯底層背離所述有源層的一側(cè)表面形成第二電極。

8、本發(fā)明提供的邊發(fā)射激光器制備方法，第一缺口位于脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近出光端面的一側(cè)，第一缺口能減少流向出光端面處的載流子，從而減弱了載流子在出光端面附近的聚集程度，進(jìn)而減少了出光端面附近的載流子分布密度，這有助于減弱出光端面中心處的光場能量，從而降低出光端面中心處產(chǎn)生的熱量，由此，出光端面中心與兩側(cè)的折射率差值得以減小，有效抑制了出光端面的熱透鏡產(chǎn)生，從而避免了在出光端面處形成會(huì)聚的光場，進(jìn)而減小了遠(yuǎn)場發(fā)散角，提升了光束質(zhì)量，同時(shí)避免出光端面的損傷。

9、在一種可選的實(shí)施方式中，所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有第二缺口，所述第二缺口位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近反射端面的一側(cè)，所述反射端面和所述出光端面沿所述第一方向相對(duì)設(shè)置。

10、第二缺口位于脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近反射端面的一側(cè)，第二缺口能減少流向反射端面處的載流子，從而減弱了載流子在反射端面附近的聚集程度，進(jìn)而減弱了反射端面附近的載流子分布密度，這有助于減弱反射端面中心處的光場能量，從而降低反射端面中心處產(chǎn)生的熱量，由此，反射端面中心與兩側(cè)的折射率差值得以減小，有效抑制了反射端面的熱透鏡產(chǎn)生，從而避免了在反射端面處形成會(huì)聚的光場，進(jìn)而減小了遠(yuǎn)場發(fā)散角，提升了光束質(zhì)量，同時(shí)避免反射端面的損傷。

11、在一種可選的實(shí)施方式中，所述刻蝕處理的深度大于等于所述歐姆層的厚度，小于等于所述第一半導(dǎo)體包層和所述歐姆層的厚度之和。

12、在本發(fā)明中，通過刻蝕處理可實(shí)現(xiàn)電隔離，避免電流的擴(kuò)展，保證邊發(fā)射激光器腔面附近的較強(qiáng)的電流限制，避免腔面附近的光場過強(qiáng)而導(dǎo)致的腔面損傷，以提高邊發(fā)射激光器的可靠性。當(dāng)刻蝕深度小于歐姆層的厚度時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)電隔離，其次，當(dāng)刻蝕深度過大，會(huì)對(duì)有源層造成損傷，從而影響光束質(zhì)量。

13、在一種可選的實(shí)施方式中，所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽的深度均大于所述刻蝕處理的深度；所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽的深度均大于所述歐姆層的厚度，小于等于所述第一半導(dǎo)體包層和所述歐姆層的厚度之和。

14、在本發(fā)明中，第一波導(dǎo)槽和第二波導(dǎo)槽可對(duì)電流進(jìn)行限制，有效的增強(qiáng)了對(duì)電流橫向擴(kuò)展的限制作用，使得有源區(qū)中的電流密度增加，其次，第一波導(dǎo)槽和第二波導(dǎo)槽可導(dǎo)出邊發(fā)射激光器中的熱量，從而提升了邊發(fā)射激光器的散熱能力，提升了可靠性，延長了使用壽命。此外，過淺的波導(dǎo)槽會(huì)導(dǎo)致光場泄露到波導(dǎo)外部，而過深的波導(dǎo)槽則會(huì)增加光在波導(dǎo)內(nèi)部的散射和吸收損耗。

15、在一種可選的實(shí)施方式中，在所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)上形成間隔設(shè)置的第一波導(dǎo)槽和第二波導(dǎo)槽之后，在所述歐姆層背離所述第一半導(dǎo)體包層的一側(cè)表面形成第一電極之前，還包括：

16、在所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)背離所述襯底層的一側(cè)表面形成絕緣層，且所述絕緣層均覆蓋所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽內(nèi)壁；

17、去除位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)電注入?yún)^(qū)上的部分絕緣層。

18、在本發(fā)明中，絕緣層將第一電極與歐姆層之間進(jìn)行電氣隔離，避免注入電流在不需要的路徑上流動(dòng)，以確保電流能夠按照設(shè)計(jì)的路徑注入邊發(fā)射激光器中，從而有助于確保電流能夠均勻分布在邊發(fā)射激光器中，以提高邊發(fā)射激光器的發(fā)光效率和輸出功率。此外，絕緣層對(duì)光場進(jìn)行限制，有效提高有源層中載流子與光子的相互作用，從而有效的提高了光電轉(zhuǎn)光效率。其次，絕緣層可對(duì)慢軸方向高階模式起到有效的抑制作用，從而減小慢軸發(fā)散角，進(jìn)而提升光束質(zhì)量。

19、在一種可選的實(shí)施方式中，所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽沿所述第一方向的長度均小于等于所述邊發(fā)射激光器的腔長，且所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽沿所述第一方向的長度均大于電注入?yún)^(qū)沿所述第一方向延伸的長度。

20、在本發(fā)明中，避免出現(xiàn)載流子在電注入?yún)^(qū)的邊緣大量堆積，消除邊發(fā)射激光器的近場光斑的邊緣尖峰，避免電注入?yún)^(qū)光場局部過強(qiáng)而導(dǎo)致的腔面損傷，提高了邊發(fā)射激光器的可靠性。

21、在一種可選的實(shí)施方式中，在所述歐姆層背離所述第一半導(dǎo)體包層的一側(cè)表面形成第一電極之后，在所述襯底層背離所述有源層的一側(cè)表面形成第二電極之前，還包括：

22、對(duì)所述襯底層背離所述有源層的一側(cè)表面進(jìn)行減??；

23、對(duì)減薄后所述襯底層的表面進(jìn)行拋光處理。

24、本發(fā)明中，減薄背面襯底層以及對(duì)背面進(jìn)行拋光處理，均有助于保證激光器主體結(jié)構(gòu)內(nèi)的載流子有效流動(dòng)，減少不必要的損耗，進(jìn)而提高激光器的發(fā)光效率。

25、第二方面，本發(fā)明還提供一種邊發(fā)射激光器，包括：

26、主體結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括依次堆疊的襯底層、有源層、第一半導(dǎo)體包層和歐姆層；

27、脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有第一缺口，所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)沿第一方向延伸，所述第一方向?yàn)樗鲞叞l(fā)射激光器腔長的延伸方向，所述第一缺口位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近所述出光端面的一側(cè)；

28、間隔設(shè)置的第一波導(dǎo)槽和第二波導(dǎo)槽，位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)上，且所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽沿所述第一方向延伸；

29、第一電極，位于所述歐姆層背離所述第一半導(dǎo)體包層的一側(cè)表面；

30、第二電極，位于所述襯底層背離所述有源層的一側(cè)表面。

31、本發(fā)明提供的邊發(fā)射激光器，第一缺口位于脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近出光端面的一側(cè)，第一缺口能減少流向出光端面處的載流子，從而減弱了載流子在出光端面附近的聚集程度，進(jìn)而減少了出光端面附近的載流子分布密度，這有助于減弱出光端面中心處的光場能量，從而降低出光端面中心處產(chǎn)生的熱量，由此，出光端面中心與兩側(cè)的折射率差值得以減小，有效抑制了出光端面的熱透鏡產(chǎn)生，從而避免了在出光端面處形成會(huì)聚的光場，進(jìn)而減小了遠(yuǎn)場發(fā)散角，提升了光束質(zhì)量，同時(shí)避免出光端面的損傷。

32、在一種可選的實(shí)施方式中，所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有第二缺口，所述第二缺口位于所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)靠近反射端面的一側(cè)，所述反射端面和所述出光端面沿所述第一方向相對(duì)設(shè)置。

33、在一種可選的實(shí)施方式中，還包括絕緣層，所述絕緣層位于所述第一電極和所述歐姆層之間，且所述絕緣層均覆蓋所述第一波導(dǎo)槽和所述第二波導(dǎo)槽內(nèi)壁；

34、所述絕緣層中具有通孔，所述通孔裸露出所述脊形臺(tái)面結(jié)構(gòu)的電注入?yún)^(qū)。