【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，屬于半導體激光器。
技術介紹
1、半導體激光器具有效率高、易集成、可靠性高、易調諧等優點，使其具有廣泛的應用前景，如光纖耦合、光纖激光器的種子源、醫療設備、通信系統等。而高功率窄線寬半導體激光器憑借其窄線寬、噪聲低、頻率穩定性高和相干性高的優良特性，在光電子信息領域，尤其是光通信以及光探測領域備受重視。因此，設計一種易于制造、可大量制作、高功率窄線寬的半導體激光器成為研究的熱點。
2、在半導體激光器的側向上，脊波導對光和電都有限制的作用，因此脊波導被廣泛應用到半導體激光器中。但是，普通的脊波導如果想實現單側模輸出，需要把脊波導寬度控制在3μm以下，或者減小脊波導高度，才能夠限制高階模出現在脊波導中。而減小脊波導寬度會導致電注入的面積變小，最終輸出功率降低。同時脊波導寬度小于3μm時，光束的水平發散角一般大于20度，不利于光束質量的提高。減小脊波導的高度又會導致對側向的載流子限制降低，增加激光器的閾值，導致器件性能惡化。而增加脊波導的寬度雖然可以實現較高的輸出功率，但在脊波導中會出現高階模式。一些研究人員將脊波導兩側進行鋸齒狀處理，用來實現對高階模的損耗，但這也對基側模造成一定的損耗。
3、在半導體激光器的縱向上，傳統的分布式反饋半導體激光器，需要在p型波導層上直接刻蝕光柵結構，來對縱模進行選擇，然后需要二次外延生長所需的材料，但二次外延技術的生長困難、成本高、不易批量生產。隨后，人們發現在脊波導表面刻蝕光柵，可以避免二次外延生長，同時擁有選擇縱
4、所以設計一種易于制備、成本低、批量生產的inp基高功率高光束質量的單模半導體激光器具有重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術針對
技術介紹
中的不足，提供一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，可以解決傳統脊波導激光器功率低、發散角差、成本高、生產效率低等問題。
2、為解決以上技術問題，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，包括沿外延方向由下至上依次堆疊的n面電極、襯底、緩沖層、n型波導層、有源層、p型波導層、p型包層、p型歐姆接觸層和p面電極；
4、在inp基單模半導體激光器的側向上，p型包層的一側厚度由不完全刻蝕形成臺階波導或漸變波導，而p型包層另一側的厚度完全刻蝕到p型波導層，從而控制inp基單模半導體激光器的側向模式分布；在所述p型包層中設置有復合微結構，復合微結構沿所述inp基單模半導體激光器的縱向按一定周期平行排布，從而選擇所述inp基單模半導體激光器的特定縱模。
5、進一步的，所述p型包層的不完全刻蝕區在縱向截面上的形貌包括但不限于以下形狀：階梯狀、直角梯形、直角三角形、弧形。
6、進一步的，所述p型包層中未刻蝕區域的寬度為wa，高度為ha，不完全刻蝕區域的寬度為wb，高度為hb，且ha>hb；所述p型包層的寬度wa可以大于3μm；寬度?wb不限。
7、進一步的，所述p型包層在縱向截面上逐漸遞減區域的厚度在0.4μm-0.6μm。
8、進一步的，所述p型包層基于但不限于inp材料。
9、進一步的，復合微結構設置在p型包層不完全刻蝕一側的臺階波導上、漸變波導上或者中脊波導上，沿縱向按一定周期平行排布。
10、進一步的，所述的復合微結構為多段式光柵結構、不同的光子晶體結構或者其它微結構，通過優化設計微結構參數，可以實現一個或多個縱模的選擇，達到多波長激射或波長調諧的目的。
11、進一步的，所述復合微結構的尺寸均大于等于1μm。
12、進一步的，半導體激光器的前腔面鍍有高透膜，在后腔面鍍有高反膜。
13、進一步的，半導體激光器為一次外延結構。
14、本專利技術采用以上技術方案后，與現有技術相比，具有以下優點：
15、（1）本專利技術提供的半導體激光器，在側向上，p型包層的一側厚度由不完全刻蝕形成臺階波導或漸變波導，在縱向截面上的形貌包括但不限于以下形狀：階梯狀、直角梯形、直角三角形、弧形，而p型包層的另一側的厚度完全刻蝕到p型波導層。對于不完全刻蝕的區域，將會把高階模耦合到這部分區域，在沒有電注入后，這部分模式就不會被激射，最終實現對高階模的濾除，故可以實現激光器在脊波導的寬度大于3μm時實現基側模輸出，從而控制所述inp基單模半導體激光器的側向模式分布。具有一個小的發散角，提高了激光器的光束質量；同時，脊波導的寬度的增大也增大了電泵浦的面積，激光器可以承受更大的電流，提高激光器的最大輸出功率。
16、（2）本專利技術提供的半導體激光器設置有復合微結構，復合微結構可以設置在p型包層不完全刻蝕一側的臺階波導上、漸變波導上或者中間的脊波導上，沿縱向按一定周期平行排布用于實現縱模的選擇。由于復合微結構設置的區域厚度較大，可以提供較大的耦合系數，能夠對半導體激光器進行縱向模式的選擇，達到單縱模激光輸出。
17、（3）本專利技術提供的半導體激光器中的復合微結構可以是多段式光柵結構、不同的光子晶體結構或者其它微結構，優化設計微結構參數，可以實現一個或多個縱模的選擇，達到多波長激射或波長調諧的目的。
18、（4）本專利技術提供的半導體激光器，基底的材料包括但不限于inp、gaas材料，以至于該結構在各個波長段下的激光器都可適用。
19、（5）本專利技術提供的半導體激光器，復合微結構的尺寸均大于等于1μm，滿足標準光電子工藝要求。同時，避免了二次外延，有利于減少制備周期和成本，簡化制造工藝，大批量生產。
20、（6）本專利技術提供的半導體激光器，容易實現大功率單模輸出，在光電子信息領域，尤其是光通信以及光探測領域備受重視。
21、下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細說明。
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1.一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：包括沿外延方向由下至上依次堆疊的N面電極（101）、襯底（102）、緩沖層（103）、N型波導層（104）、有源層（105）、P型波導層（106）、P型包層（109）、P型歐姆接觸層（107）和P面電極（108）；
2.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：所述P型包層（109）的不完全刻蝕區在縱向截面上的形貌包括但不限于以下形狀：階梯狀、直角梯形、直角三角形、弧形。
3.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：所述P型包層（109）中未刻蝕區域的寬度為Wa，高度為Ha，不完全刻蝕區域的寬度為Wb，高度為Hb，且Ha>Hb；所述P型包層（109）的寬度Wa可以大于3μm；寬度?Wb不限。
4.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：所述P型包層（109）在縱向截面上逐漸遞減區域的厚度在0.4μm-0.6μm。
5.如權利要求1所述的一種基于側向模式調
6.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：復合微結構設置在P型包層（109）不完全刻蝕一側的臺階波導上、漸變波導上或者中脊波導上，沿縱向按一定周期平行排布。
7.如權利要求6所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：所述的復合微結構為多段式光柵結構、不同的光子晶體結構或者其它微結構，通過優化設計微結構參數，可以實現一個或多個縱模的選擇，達到多波長激射或波長調諧的目的。
8.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：所述復合微結構的尺寸均大于等于1μm。
9.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：半導體激光器的前腔面鍍有高透膜，在后腔面鍍有高反膜。
10.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的InP基單模半導體激光器，其特征在于：半導體激光器為一次外延結構。
...【技術特征摘要】
1.一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，其特征在于：包括沿外延方向由下至上依次堆疊的n面電極（101）、襯底（102）、緩沖層（103）、n型波導層（104）、有源層（105）、p型波導層（106）、p型包層（109）、p型歐姆接觸層（107）和p面電極（108）；
2.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，其特征在于：所述p型包層（109）的不完全刻蝕區在縱向截面上的形貌包括但不限于以下形狀：階梯狀、直角梯形、直角三角形、弧形。
3.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，其特征在于：所述p型包層（109）中未刻蝕區域的寬度為wa，高度為ha，不完全刻蝕區域的寬度為wb，高度為hb，且ha>hb；所述p型包層（109）的寬度wa可以大于3μm；寬度?wb不限。
4.如權利要求1所述的一種基于側向模式調控的inp基單模半導體激光器，其特征在于：所述p型包層（109）在縱向截面上逐漸遞減區域的厚度在0.4μm-0.6μm。
5.如權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王海玲，張康，張建心，董風鑫，周旭彥，王學雙，王利昌，王延坤，賈艷青，
申請(專利權)人：濰坊先進光電芯片研究院，
類型：發明
國別省市：
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