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谐振腔、激光单元及芯片和激光器及形成方法、激光雷达与流程

2022-06-01 11:08:05 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及激光器领域,特别涉及一种谐振腔、激光单元及芯片和激光器及形成方法、激光雷达。


背景技术:

2.激光雷达是一种常用的测距传感器,具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点,广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。近年来,自动驾驶技术发展迅速,激光雷达作为其距离感知的核心传感器,已不可或缺。
3.激光器,作为激光雷达核心部件之一,其性能的好坏对激光雷达的性能有着的很大的影响。传统的垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,简称vcsel)采用n型掺杂的衬底,有源区发出的光需经过分布式布拉格反射镜(distributed bragg reflector,简称dbr)出射。其中,dbr需要进行高掺杂以提高其导电率。
4.对于正面出光vcsel而言,p型高掺杂的dbr对光的吸收较多,造成光能损失较大。而背面出光vcsel中,经由n型高掺杂的dbr方向出光。与p型掺杂的dbr相比,n型掺杂的dbr掺杂浓度较低,对光的吸收相对较低,而且背面发光vcsel可结合倒装芯片(flip chip)工艺并实现微透镜(micro-lens)整合。因此,近年来背面发光vcsel逐渐被大家所重视。
5.但是,即使在背面出光vcsel中,n型高掺杂的dbr以及n型掺杂的衬底都会吸收部分光线,从而导致背面出光vcsel出现发光强度降低的问题。


技术实现要素:

6.本发明解决的问题是提供一种谐振腔、激光单元及芯片和激光器及形成方法、激光雷达,从而在保证高导电率的同时,改善光线被吸收而引起的发光强度降低问题。
7.为解决上述问题,本发明提供一种谐振腔,包括:
8.有源区;第一反射镜和第二反射镜,在激光传播方向上,所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述有源区的两侧,其中,所述第一反射镜包括:第一反射部和位于所述第一反射部和所述有源区之间的第二反射部,所述第二反射部的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
9.可选的,所述第二反射部的掺杂浓度大于所述第一反射部的掺杂浓度。
10.可选的,所述第一反射部的材料为本征材料。
11.可选的,所述第一反射镜和所述第二反射镜为分布式布拉格反射镜。
12.可选的,所述第一反射部的周期数大于或等于所述第二反射部的周期数。
13.可选的,所述第二反射部和所述第一反射部的周期数比例在1:1至1:10的范围内。
14.可选的,所述第二反射部和所述第一反射部的周期数比例在1:2至1:5的范围内。
15.可选的,所述第二反射镜和所述第二反射部中至少一个内,靠近所述有源区一侧材料的掺杂浓度小于远离所述有源区一侧材料的掺杂浓度。
16.可选的,沿指向所述有源区的方向上,所述第二反射镜和所述第二反射部中至少一个材料的掺杂浓度逐渐减小。
17.可选的,所述有源区具有相背的第一表面和第二表面,所述第二表面指向所述第一表面的方向与电流方向一致;所述谐振腔还包括:电流限制层,所述电流限制层至少位于所述第二表面上。
18.可选的,所述电流限制层包括:导电区域和填充于所述导电区域之间的绝缘区域,其中所述导电区域沿电流方向贯穿所述电流限制层。
19.可选的,所述绝缘区域的电流限制层的材料为氧化物;所述导电区域的电流限制层的材料为半导体化合物。
20.可选的,所述电流限制层是通过对半导体化合物氧化而形成的,被氧化的半导体化合物用以形成所述绝缘区域,未被氧化的半导体化合物用以形成所述导电区域。
21.可选的,所述导电区域在所述有源区表面的投影位于所述有源区的几何中心。
22.可选的,还包括:衬底,所述衬底位于所述第一反射镜远离所述有源区的一侧,或者所述衬底位于第二反射镜远离所述有源区的一侧。
23.可选的,靠近所述衬底的反射镜为第一反射镜。
24.可选的,所述第二反射镜指向所述第一反射镜的方向与激光传播方向一致。
25.可选的,所述衬底的材料为半绝缘体材料或者掺杂的半导体材料。
26.可选的,所述掺杂的半导体材料为n、p型掺杂的gaas、inp、gasb或insb中的一种。
27.可选的,所述有源区包括多个量子阱。
28.可选的,所述量子阱为ingaas/gaas量子阱或ingaas/gaasp量子阱。
29.可选的,所述有源区包括多个有源部;所述谐振腔还包括:隧穿层,所述隧穿层位于相邻所述有源部之间。
30.可选的,所述隧穿层位于电流限制层和所述有源部之间;或者,电流限制层位于所述隧穿层和所述有源部之间。
31.可选的,还包括:电流传导层,所述电流传导层与所述第二反射部电连接。
32.可选的,所述电流传导层位于第一反射部和所述第二反射部之间。
33.可选的,所述第一反射部和所述第二反射部中至少一个的材料与所述电流传导层的材料不同。
34.可选的,所述电流传导层的材料与所述第二反射部的材料不相同。
35.可选的,所述电流传导层的材料包括第一掺杂离子,所述电流传导层的掺杂浓度大于所述第二反射部的掺杂浓度。
36.可选的,所述第一反射镜还包括:第三反射部,所述第三反射部位于所述电流传导层朝向所述第一反射部的表面上,所述第三反射部的材料包括第一掺杂离子。
37.可选的,所述第三反射部的掺杂浓度大于所述第二反射部的掺杂浓度。
38.可选的,所述第三反射部的周期数在1至2的范围内。
39.为解决上述问题,本发明提供一种激光单元,包括:
40.谐振腔,所述谐振腔为本发明的谐振腔;第一电极,所述第一电极与所述谐振腔电连接;第二电极,所述第二电极与所述谐振腔电连接。
41.可选的,垂直激光传播方向的平面内,所述激光单元包括核心区和延伸区;所述谐
振腔位于所述核心区内。
42.可选的,电流传导层延伸至所述延伸区内;所述第一电极与所述延伸区的电流传导层相接触。
43.可选的,所述第一电极位于所述延伸区的电流传导层朝向所述第二反射镜的表面。
44.可选的,所述延伸区的电流传导层的厚度小于或等于所述核心区的电流传导层的厚度。
45.可选的,所述延伸区的电流传导层的厚度小于所述核心区的电流传导层的厚度;所述电流传导层朝向所述第一电极的表面呈阶梯状。
46.可选的,第三反射部延伸至所述延伸区。
47.可选的,所述第一电极与所述延伸区的第三反射部相接触。
48.可选的,所述第一电极位于所述延伸区的第三反射部朝向所述第二反射镜的表面。
49.可选的,所述延伸区的第三反射部的厚度小于或等于所述核心区的第三反射部的厚度。
50.可选的,所述延伸区的第三反射部的厚度小于所述核心区的第三反射部的厚度;所述第三反射部朝向所述第一电极的表面呈阶梯状。
51.可选的,所述第二电极位于所述第二反射镜远离所述有源区的一侧表面。
52.为解决上述问题,本发明提供一种激光芯片,包括:
53.一个或多个激光单元,所述激光单元为本发明的激光单元;第一接触层,所述第一接触层与所述第一电极电连接;第二接触层,所述第二接触层与所述第二电极电连接。
54.可选的,垂直激光传播方向的平面内,所述激光芯片包括第一区和与所述第一区电隔离的第二区;所述一个或多个激光单元位于所述第二区;所述第一接触层位于所述第一区;所述第二接触层位于所述第二区。
55.可选的,所述第一区包围所述第二区。
56.可选的,所述多个激光单元的第二反射镜指向第一反射镜的方向均一致;所述第二接触层与所述多个激光单元的第二电极相接触。
57.可选的,在激光传播方向上,所述第一接触层和所述第二接触层位于所述激光芯片的同一侧。
58.可选的,一个或多个激光单元中,所述一个或多个激光单元的第一电极相连;所述第一接触层通过互连结构与所述第一电极电连接。
59.可选的,所述多个激光单元包括:边缘激光单元和中心激光单元,所述边缘激光单元位于所述中心激光单元和所述第一区之间;所述互连结构与所述边缘激光单元靠近第一区的第一电极电连接。
60.为解决上述问题,本发明提供一种激光器,包括:
61.激光芯片,所述激光芯片为本发明的激光芯片。
62.可选的,还包括:光束整形元件,所述光束整形元件位于所述激光芯片所产生激光的光路上。
63.可选的,所述光束整形元件位于衬底远离有源区的表面上。
64.可选的,所述光束整形元件与所述衬底为一体结构。
65.可选的,光束整形元件为:微透镜阵列、纳米柱结构阵列中的至少一种。
66.可选的,所述激光器为垂直腔面发射激光器。
67.为解决上述问题,本发明提供一种激光雷达,包括:
68.光源,所述光源包括本发明的激光器。
69.为解决上述问题,本发明提供一种谐振腔的形成方法,包括:
70.提供衬底;在所述衬底上形成第一反射镜、有源区和第二反射镜,其中,在激光传播方向上,所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述有源区的两侧,其中,所述第一反射镜包括:第一反射部和位于所述第一反射部和所述有源区之间的第二反射部,所述第二反射部的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
71.可选的,形成第一反射镜、有源区和第二反射镜的步骤包括:在所述衬底上依次形成所述第一反射镜、所述有源区和所述第二反射镜。
72.可选的,所述第一反射部和所述第二反射部之间具有电流传导层;形成所述第一反射镜、所述有源区和所述第二反射镜的步骤包括:在所述衬底上形成第一反射材料层、有源材料层以及第二反射材料层;刻蚀所述第一反射材料层、所述有源材料层和所述第二反射材料层的叠层以形成所述谐振腔;刻蚀形成所述谐振腔的步骤包括:以所述电流传导层为刻蚀停止层进行刻蚀。
73.可选的,所述第一反射镜还包括:第三反射部,所述第三反射部位于所述电流传导层朝向所述第一反射部的表面上,所述第三反射部的材料包括第一掺杂离子;刻蚀形成所述谐振腔的步骤中,沿电流传导层指向第一反射部的方向进行刻蚀。
74.为解决上述问题,本发明提供一种激光单元的形成方法,包括:
75.形成谐振腔,所述谐振腔采用本发明的形成方法形成;形成与所述谐振腔电连接的第一电极;形成与所述谐振腔电连接的第二电极。
76.可选的,还包括:形成所述第一电极和所述第二电极之后,去除所述衬底。
77.为解决上述问题,本发明提供一种激光芯片的形成方法,包括:
78.形成一个或多个激光单元,所述激光单元采用本发明的形成方法形成;形成与所述第一电极电连接的第一接触层;形成与所述第二电极电连接的第二接触层。
79.可选的,在同一工艺过程中形成所述第一接触层和所述第二接触层。
80.为解决上述问题,本发明提供一种激光器的形成方法,包括:
81.形成激光芯片,所述激光芯片采用本发明的形成方法形成。
82.与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
83.由于第一反射镜包括第一反射部和第二反射部,其中第二反射部内具有第一掺杂离子,第二反射镜内具有第二掺杂离子,因此使得降低所述第一反射镜的平均掺杂浓度成为可能,能够在保证导电性能的同时,降低光的吸收率,有利于既保证导电性能,又减小光线的损耗,有利于增强发光强度。
84.本发明可选方案中,所述第二反射部的掺杂浓度大于所述第一反射部的掺杂浓度,甚至所述第一反射部的材料可以为本征材料,即所述第一反射部的材料并未掺杂,从而能够有效降低第一反射部对所激发光线的吸收率,而与所述有源区更近的第二反射部能够
保证高电导率,进而在保证高电导率的同时减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
85.本发明可选方案中,所述第一反射部的周期数大于或等于所述第二反射部的周期数。控制具有第一掺杂离子的第二反射部的周期数,能够有效控制第一反射镜的平均掺杂浓度,能够有效减小掺杂总量,能够在保证导电性能的同时,有效减少光线的吸收率,有利于减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
86.本发明可选方案中,所述第二反射部和所述第一反射部的周期数比例在1:1至1:10的范围内;甚至所述第二反射部和所述第一反射部的周期数比例在1:2至1:5的范围内。控制所述第二反射部和所述第一反射部的周期数比例,能够即控制掺杂离子局部浓度以保证导电性能,又降低掺杂离子总量以减小损耗,同时降低反射镜制作工艺难度。
87.本发明可选方案中,所述第二反射镜和所述第二反射部中至少一个内,靠近所述有源区一侧材料的掺杂浓度小于远离所述有源区一侧材料的掺杂浓度;沿指向所述有源区的方向上,所述第二反射镜和所述第二反射部中至少一个材料的掺杂浓度逐渐减小。使掺杂浓度非均匀分布的做法,能够在保证导电性能的同时,降低靠近有源区部分反射镜的掺杂浓度,从而降低有源区附近反射镜对光的吸收率,有利于减小有源区光强的损耗,有利于增强发光强度。
88.本发明可选方案中,所述有源区电流流入的表面上还设置有电流限制层,导电区域和填充于所述导电区域之间的绝缘区域,其中所述导电区域沿电流方向贯穿所述电流限制层。所述电流限制层能够对电流的分布范围进行限制,抑制电流分散效应,从而增大有源区内发光区域的电流密度以提高增益。
89.本发明可选方案中,所述绝缘区域的电流限制层的材料为氧化物;所述导电区域的电流限制层的材料为半导体化合物;所述电流限制层是通过对半导体化合物氧化而形成的,被氧化的半导体化合物用以形成所述绝缘区域,未被氧化的半导体化合物用以形成所述导电区域。通过氧化半导体化合物的方式形成所述电流限制层的做法,一方面能够有效保证所形成电流限制层的表面平整度以获得平整界面,另一方面能够有效降低所形成电流限制层的内部应力以降低对光线的影响,此外这种方式能够在不更换腔室的情况下形成所述电流限制层,能够有效保证膜层质量。
90.本发明可选方案中,所述电流限制层中,所述导电区域在所述有源区表面的投影位于所述有源区的几何中心。这种设置方式能够有效保证电流分布均匀性,从而保证谐振腔的光束质量。
91.本发明可选方案中,靠近所述衬底的反射镜为第一反射镜,从而能够在形成所述谐振腔的过程中,先形成包括第一反射部和第二反射部的第一反射镜,从而能够有效降低形成工艺难度,有利于提高结构质量和制造良率。
92.本发明可选方案中,所述第二反射镜指向所述第一反射镜的方向与激光传播方向一致。使所产生的光线从所述第一反射镜出射,能够降低激光出射路径上反射镜对光线的吸收,有利于减小光线的能量损耗,有利于增强发光强度。
93.本发明可选方案中,所述有源区包括多个有源部,所述多个有源部之间具有隧穿层。利用隧穿层实现多个有源部的串联以构成所述有源区的做法,能够提供有源区设计的灵活性,有源区内多个有源部的增益叠加,有利于提高谐振腔增益,而且隧穿层利用量子隧穿效应降低相邻有源部之间的势垒,增加所述有源区的量子效率以增大谐振腔增益、提高
输出光功率。
94.本发明的可选方案中,所述谐振腔还包括与所述第二反射部电连接的电流传导层,所述电流传导层位于所述第一反射部和第二反射部之间,能够实现所述第二反射部与外部电路的连接以形成所述谐振腔的电流通路。
95.本发明可选方案中,所述第一反射部和所述第二反射部中至少一个的材料与所述电流传导层的材料不同;所述电流传导层的材料与所述第二反射部的材料不相同。采用与所述第一反射部和所述第二反射部中至少一个不同的材料形成所述电流传导层,能够使所述电流传导层在谐振腔形成过程中充当刻蚀停止层。
96.本发明可选方案中,所述电流传导层的材料包括第一掺杂离子,所述电流传导层的掺杂浓度大于所述第二反射部的掺杂浓度。所述电流传导层采用更高的掺杂浓度,能够有效降低电阻、提高导电性能。
97.本发明可选方案中,所述第一反射镜还包括:第三反射部,所述第三反射部位于所述电流传导层朝向所述第一反射部的表面上,所述第三反射部的材料包括第一掺杂离子。所述第三反射层的设置能够有效保证过刻蚀发生时的导电性能。
98.本发明可选方案中,所述第三反射部的掺杂浓度大于所述第二反射部的掺杂浓度,所述第三反射部的周期在1至2的范围内。高掺杂、少周期的第三反射部,既能够提高第三反射部的电导率,又能够控制第三反射部对光线的吸收,能够实现高电导率和低吸收率的兼顾。
99.本发明激光单元的可选方案中,所述第一电极位于所述延伸区的电流传导层朝向所述第二反射镜的表面,从而能够使所述第一电极和所述第二电极均朝向同一侧,以降低后续接触层设置的工艺难度。
100.本发明激光芯片的可选方案中,在激光传播方向上,所述第一接触层和所述第二接触层位于所述激光芯片的同一侧。因此所述激光芯片适用于倒装芯片制程,以避免金属打线,从而能够避免额外的电感效应,有利于提高器件响应速度。
101.本发明激光器的可选方案中,所述光束整形元件与所述衬底为一体结构,从而能够使所述光束整形元件直接集成在激光芯片上,有利于提高集成度、减小设备的尺寸。
附图说明
102.图1是一种vcsel单元的剖面结构示意图;
103.图2是另一种vcsel单元的剖面结构示意图;
104.图3是本发明谐振腔一实施例的剖面结构示意图;
105.图4是本发明谐振腔另一实施例的剖面结构示意图;
106.图5是本发明谐振腔再一实施例的剖面结构示意图;
107.图6是本发明激光单元一实施例的剖面结构示意图;
108.图7是本发明激光单元另一实施例的剖面结构示意图;
109.图8是本发明激光芯片一实施例的剖面结构示意图;
110.图9是图8所示激光芯片实施例中沿a方向的俯视结构示意图;
111.图10是本发明激光芯片另一实施例的俯视结构示意图;
112.图11是本发明激光器一实施例的结构示意图;
113.图12是本发明激光器另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
114.由背景技术可知,在保证高电导率的同时,vcsel中存在光线被吸收、发光强度降低的问题。现结合vcsel的结构分析其光线被吸收、发光强度降低问题的原因:
115.参考图1,示出了一种vcsel单元的剖面结构示意图。
116.所述vcsel激光芯片包括多个vcsel单元,如图1所示,形成vcsel激光芯片的过程中,通常先在n型掺杂衬底10上依次外延生长n型掺杂dbr11、有源区12、电流限制层13以及p型掺杂dbr 14。完成外延生长之后,经半导体制程工艺形成vcsel单元,每个vcsel单元的p型掺杂dbr 14顶层制备环形的p型电极15,vcsel激光芯片底部制备n型电极16。
117.vcsel激光阵列芯片上的多个vcsel单元可采用共阴极驱动。每个vcsel单元中,电流经p型电极15注入有源区12;有源区12的材料经受激辐射后发光,在p型dbr 14和n型dbr 11之间所构成的谐振腔中谐振,形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束。
118.vcsel激光芯片的有源区12厚度非常薄,谐振腔长度也只有波长量级,要达到激射,就需要减小损耗,因而构成谐振腔的dbr必须具有相当数量的层数以提高dbr的反射率。
119.典型的dbr包括高折射率薄膜和低折射率薄膜,高折射率薄膜和低折射率薄膜在dbr中交替设置,其中,高折射率薄膜和低折射率薄膜的厚度均为1/4波长,并通过设置几十个周期的薄膜以获得设计预期的高反射率。其中,一层高折射率薄膜和一层低折射率薄膜为一个周期。
120.vcsel激光芯片中的dbr采用半导体材料薄膜制备,如al
x
ga
1-x
as/al
1-y
gayas薄膜依次交替排列10~40个周期。图1示出的是一种正面出光vcsel单元,其中,p型掺杂的dbr的周期数较少,反射率略低于n型掺杂的dbr,使光从p型掺杂的dbr向上透射出去,成为可用的激光。
121.构成dbr的高折射率薄膜和低折射率薄膜的材料折射率差值越大,反射率越高;另一方面,较大的折射率差值,代表材料本身的带隙差异也越大,会对载流子造成势垒,从而造成电导率的下降;因此需要对dbr材料进行掺杂以提高电导率。但是,dbr材料中的掺杂离子会对光子产生吸收作用或散射作用,从而造成光能损耗,掺杂浓度越高,光能损耗越大。
122.参考图2,示出了另一种vcsel单元的剖面结构示意图。
123.n型掺杂衬底20上依次外延生长n型掺杂dbr 21、有源区22、电流限制层23以及p型掺杂dbr 24。图2示出的是一种背面出光vcsel单元,因此每个vcsel单元的p型掺杂dbr 24顶层制备p型电极25,vcsel激光芯片底部制备环形的n型电极26。相较于正面出光vcsel,背面出光vcsel的激光从衬底20出射。
124.如图2所示,虽然与p型掺杂离子相比,n型掺杂离子对光子的吸收作用和散射作用均较弱。但是即使是背面发光vcsel,高掺杂的n型dbr 21及n型掺杂的衬底20也会吸收部分光,造成光能损耗,使得现有的背面发光vcsel保证高导电率的同时,仍然难以获得足够高的发光强度。
125.为解决所述技术问题,本发明提供一种谐振腔,包括:有源区;第一反射镜和第二反射镜,在激光传播方向上,所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述有源区的两侧,其中,所述第一反射镜包括:第一反射部和位于所述第一反射部和所述有源区之间的第二反
射部,所述第二反射部的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
126.由于第一反射镜包括第一反射部和第二反射部,其中第二反射部内具有第一掺杂离子,第二反射镜内具有第二掺杂离子,因此使得降低所述第一反射镜的平均掺杂浓度成为可能,能够在保证反射镜的导电性能的同时,降低光的吸收率,有利于既保证导电性能,又减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
127.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
128.参考图3,示出了本发明谐振腔一实施例的剖面结构示意图。
129.如图3所示,所述谐振腔包括:有源区120;第一反射镜110和第二反射镜140,在激光传播方向上,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140位于所述有源区120的两侧,其中,所述第一反射镜110包括:第一反射部111和位于所述第一反射部111和所述有源区120之间的第二反射部112,所述第二反射部112的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜140的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
130.第一反射镜110包括第一反射部111和第二反射部112,其中第二反射部112内具有第一掺杂离子,第二反射镜140内具有第二掺杂离子,因此使得降低所述第一反射镜110的平均掺杂浓度成为可能,能够在保证导电性能的同时,降低光的吸收率,有利于既保证导电性能,又减小光线的损耗,有利于增强发光强度。
131.需要说明的是,本实施例中,所述谐振腔为垂直腔面发射激光器的谐振腔。
132.下面结合附图详细说明本发明技术方案的实施例。
133.所述有源区120内具有能够实现粒子数反转的增益介质,产生受激辐射放大作用。
134.本发明一些实施例中,所述有源区120包括多个量子阱(multi quantum wells,mqws)结构,即所述有源区120是由窄带隙及宽带隙两种材料薄膜交替生长所形成的量子阱结构。例如,所述有源区120包括2~3组量子阱结构。例如,当所述谐振腔为940nm激光器的谐振腔时,所述量子阱结构为ingaas/gaas量子阱结构或ingaas/gaasp量子阱结构。
135.所述第一反射镜110用以构成谐振腔的一个反射面;所述第二反射镜140用以构成谐振腔的另一个反射面;所述有源区120所产生的光线在第一反射镜110和第二反射镜140之间来回传播。
136.在激光传播方向上,所述第一反射镜110位于所述有源区120的一侧,所述第二反射镜140位于所述有源区120的另一侧,而且所述第一反射镜110包括第一反射部111和第二反射部112。第二反射部112位于所述第一反射部111和有源区120之间,也就是说,所述第一反射镜110的第一反射部111、所述第一反射镜110的第二反射部112、所述有源区120和所述第二反射镜140在沿激光传播方向的直线依次排列。其中,所述第二反射部112的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜140的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
137.将所述第一反射镜110分为第一反射部111和具有第一掺杂离子的第二反射部112的做法,使降低所述第一反射镜110成为可能;而且靠近所述有源区120的第二反射部112和第二反射镜140内均具有掺杂离子,能够导电,因此将第一反射镜110分为所述第一反射部111和所述第二反射部112的做法,并不会影响所述谐振腔内电流回路的形成,而且第二反
射部112和第二反射镜140靠近所述有源区120,电流回路长度较短,也不会影响谐振腔电流回路的电阻大小,所以这种做法不会影响所述谐振腔的导电性能,能够在保证导电性能的同时,降低光的吸收率,有利于减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
138.本发明一些实施例中,所述第二反射部112的掺杂浓度大于所述第一反射部111的掺杂浓度。本实施例中,所述第一反射部111的材料为本征材料,即所述第一反射部111内并未进行掺杂。由于所述第二反射部112具有导电性能,因此减小第一反射部111的掺杂浓度,甚至将第一反射部111设置为本征材料,能够有效降低第一反射镜110的平均掺杂浓度,能够有效降低第一反射部111对所述有源区120所产生光线的吸收,能够有效减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
139.本发明一些实施例中,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140为布拉格反射镜(distributed bragg reflector,简称dbr),所述第一反射镜110和所述第二反射镜140均包括高折射率薄膜和低折射率薄膜,高折射率薄膜和低折射率薄膜交替设置。相邻的高折射率薄膜和低折射率薄膜构成一个周期。分布式布拉格反射镜的反射率与其中高低折射率薄膜的周期数相关。例如,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140可以为依次交替排列的al
x
ga
1-x
as/al
1-y
gayas薄膜,其中x与y取值可以不同。
140.为了保证谐振腔的增益,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140必须具有相当的周期数以满足高反射率的要求。而且为了保证出射激光具有窄线宽,所述有源区120所产生的光线经所述第一反射镜110和所述第二反射镜140多次反射之后,在所述谐振腔内形成驻波。因此,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140需要具有相当高的反射率。
141.本实施例中,所述第一反射镜110的反射率大于或等于99%,所述第一反射镜110的周期数大于或等于10,即所述第一反射部111和所述第二反射部112的周期数之和大于或等于10,以满足谐振腔高反射率的要求;所述第二反射镜140的反射率大于或等于99.9%,所述第二反射镜140的周期数大于或等于25。保证第一反射镜110和第二反射镜140的整体周期数量,能够保证所述第一反射镜110和所述第二反射镜140达到高反射率要求以构成谐振腔,能够保证所述谐振腔的增益,保证发光强度。
142.需要说明的是,本实施例中,所述第二反射镜140的反射率高于所述第一反射镜110的反射率,因此所述第二反射镜140指向所述第一反射镜110的方向与激光出射方向一致。而使所述第二反射镜140的反射率达到99.9%以上,能够尽量避免所产生的激光透过造成光能损耗。
143.本发明一些实施例中,在第一反射镜110中,所述第一反射部111的周期数大于或等于所述第二反射部112的周期数。控制掺杂浓度更高的第二反射部112的周期数,能够有效控制第一反射镜110的平均掺杂浓度,能够有效减小掺杂总量,能够在保证导电性能的同时,有效减少光线的吸收率,有利于减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
144.需要说明的是,所述第二反射部112的周期数过低,所述第一反射部111的周期数过高,所述第一反射镜110的掺杂总量过小,会造成所述谐振腔整体电阻增大,影响其导电性能;所述第二反射部112的周期数过高,所述第一反射部111的周期数过低,所述第一反射镜110的掺杂总量过大,则不利于减小光线的吸收率,不利于控制谐振腔损耗。
145.因此本实施例中,所述第二反射部112和所述第一反射部111的周期数比例在1:1至1:10的范围内。具体的,所述第二反射部112和所述第一反射部111的周期数比例在1:2至
1:5的范围内;控制所述第二反射部112和所述第一反射部111的周期数比例,能够即控制掺杂离子局部浓度以保证导电性能,又降低掺杂离子总量以减小损耗,同时降低反射镜制作工艺难度。
146.需要说明的是,本实施例中,所述第一反射镜110的第二反射部112中的第一掺杂离子是n型离子,所述第二反射部112的掺杂浓度小于2e18atom/cm3。本发明另一些实施例中,所述第一反射镜的第二反射部中的第一掺杂离子是p型离子,所述第二反射部112的掺杂浓度小于4e18 atom/cm3。一般而言,n型掺杂的分布式布拉格反射镜的掺杂浓度在2e18~3e18 atom/cm3范围内,p型掺杂的分布式布拉格反射镜的掺杂浓度在4e18 atom/cm3左右。所述第二反射部112的掺杂浓度更小,能够有效降低有源区120附近对光线的吸收,而且由于第二反射部112靠近所述有源区120,因此电流通道更短,而更短的电流通道能够有效控制电阻,所以第二反射部112较小的掺杂浓度并不会影响导电性能。所以更靠近有源区120的第二反射部112采用更小的掺杂浓度既能够保证导电性能,又能够降低光的吸收率。
147.还需要说明的是,本发明一些实施例中,所述第二反射镜140和所述第二反射部112中至少一个内,靠近所述有源区120一侧材料的掺杂浓度小于远离所述有源区120一侧材料的掺杂浓度。越靠近所述有源区120,光线密度越大,因此控制靠近所述有源区120一侧材料的掺杂浓度,能够在保证导电性能的同时,减少靠近有源区的反射镜部分的掺杂浓度,从而降低有源区附近反射镜对光的吸收率,有利于减小有源区光强的损耗,有利于增强发光强度。
148.本实施例中,沿指向所述有源区120的方向上,所述第二反射镜140和所述第二反射部112中至少一个材料的掺杂浓度逐渐减小。实现掺杂浓度的渐变,一方面能够降低光吸收率、减小损耗;另一方面也能够降低工艺难度,提高材料膜层质量。
149.继续参考图3,所述有源区120具有相背的第一表面(图中未标示)和第二表面(图中未标示),所述第二表面指向所述第一表面的方向与电流方向一致;本发明一些实施例中,所述谐振腔还包括:电流限制层,所述电流限制层至少位于所述第二表面上。
150.所述电流限制层用以对电流的分布范围进行限制,抑制电流分散效应,从而增大有源区120内发光区域的电流密度以提高增益。本发明一些实施例中,所述电流限制层包括:导电区域和填充于所述导电区域之间的绝缘区域,其中所述导电区域沿电流方向贯穿所述电流限制层。
151.本发明一些实施例中,所述绝缘区域的电流限制层的材料为氧化物;所述导电区域的电流限制层的材料为半导体化合物。具体的,所述电流限制层是通过对半导体化合物氧化而形成的,被氧化的半导体化合物用以形成所述绝缘区域,未被氧化的半导体化合物用以形成所述导电区域。通过氧化半导体化合物的方式形成所述电流限制层的做法,一方面能够有效保证所形成电流限制层的表面平整度以获得平整界面,另一方面能够有效降低所形成电流限制层的内部应力以降低对光线的影响,此外这种方式能够在不更换腔室的情况下形成所述电流限制层,能够有效保证膜层质量。例如,在一些实施例中,所述导电区域的电流限制层的材料为铝镓砷(al
1-x
ga
x
as);所述绝缘区域的电流限制层的材料为氧化铝(al2o3)或氧化铝镓。
152.需要说明的是,如图3所示,本实施例中,所述有源区120的两侧均设置有所述电流限制层,即所述谐振腔包括第一电流限制层和第二电流限制层,分别位于所述有源区120的
第一表面和第二表面。但是设置两个电流限制层的做法仅为一示例,本发明其他实施例中,所述谐振腔也可以仅包括一个电流限制层。
153.还需要说明的是,本实施例中,为了简化工艺步骤,提高材料质量,形成所述电流限制层的工艺中,在完成所有材料的生长之后,对所述半导体化合物进行氧化,也就是说,图3所示实施例中,在形成所述第二反射镜140之后,对用以形成电流限制层的半导体化合物进行氧化;因此图3中仅示出用以形成电流限制层的半导体化合物层。具体的,所述谐振腔包括位于有源区120的第一表面的第一半导体化合物131以及位于所述有源区120第二表面的第二半导体化合物132。但是这种做法仅为一示例,本发明其他实施例中,可以采用二次外延的方式形成所述谐振腔,即在形成所述半导体化合物之后,更换机台进行氧化的步骤,本发明对此并不限定。
154.此外,在本发明的一些实施例中,所述电流限制层的导电区域在所述有源区120表面的投影位于所述有源区120的几何中心。将所述导电区域设置在所述有源区120几何中心相对应的位置上,能够将电流局限在所述有源区120的中心区域,从而增大所述有源区120内发光区域的电流密度,有益于高增益的获得。本实施例中,所述电流限制层的导电区域在所述有源区120表面的投影呈圆形,由于电流限制层具有提高电流密度的作用,因此将所述导电区域的形状设置为圆形,以避免尖角形状的形成,从而能够有效避免尖端放电的问题。
155.继续参考图3,本发明一些实施例中,所述谐振腔还包括:衬底100,所述衬底100位于所述第一反射镜110远离所述有源区120的一侧,或者所述衬底100位于第二反射镜140远离所述有源区120的一侧。
156.所述衬底100能够在所述谐振腔的形成过程中提供工艺平台。本实施例中,靠近所述衬底100的反射镜为第一反射镜110,即如图3所示,所述衬底100位于所述第一反射镜110远离所述有源区120的一侧。因此在形成所述谐振腔的过程中,先形成包括所述第一反射部111和所述第二反射部112的第一反射镜110,之后再所述第一反射镜110上依次形成所述有源区120和所述第二反射镜140。这样的工艺顺序,能够有效降低工艺难度,有利于高质量、高良率的获得。
157.如前所述,本实施例中,所述第二反射镜140指向所述第一反射镜110的方向与激光传播方向一致。使所产生的光线从所述第一反射镜110出射,能够降低出射光线所受到的吸收,有利于减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。而且所述衬底100位于所述第一反射镜110远离所述有源区120的一侧,因此所述谐振腔所产生的激光从所述衬底100方向出射。可见,本实施例中,所述谐振腔为背面发光激光器的谐振腔。
158.本发明一些实施例中,所述衬底100的材料为半绝缘体材料(semi-insulator,si)或掺杂的半导体材料。本实施例中,所述衬底100的材料为半绝缘体材料。采用半绝缘体作为衬底,一方面能够突破所述衬底100对所述第一反射镜110和第二反射镜140中掺杂离子导电类型的限制,即将所述衬底100设置为半绝缘体材料时,所述第一反射镜110的第二反射部112中的第一掺杂离子可以是n型离子,也可以是p型离子,第二反射镜140中的第二掺杂离子可以是p型离子,也可以是n型离子,例如当第一掺杂离子可以是n型离子时,第二掺杂离子为p型离子;当第一掺杂离子为p型离子时,第二掺杂离子为n型离子,从而满足电流的单一流向;另一方面,半绝缘体材料没有进行掺杂,因此能够有效降低衬底对光线的吸收,有利于降低所述谐振腔的损耗。
159.本发明另一些实施例中,所述衬底的材料还可以是掺杂的半导体。所述掺杂的半导体可以是n、p型掺杂的gaas、inp、gasb或insb中的一种。当所述衬底的材料为掺杂的半导体时,所述第一反射镜和所述第二反射镜中靠近所述衬底的反射镜中的掺杂离子与所述衬底中的掺杂离子的导电类型相同,也就是说,当所述衬底的材料为n型掺杂的半导体时,靠近衬底的反射镜中的掺杂离子为n型离子,远离衬底的反射镜中的掺杂离子为p型离子;当所述衬底的材料为p型掺杂的半导体时,靠近衬底的反射镜中的掺杂离子为p型掺杂离子,远离所述衬底的反射镜中的掺杂离子为n型离子,以保证电流的单一流向。将靠近所述衬底的反射镜中的掺杂离子类型设置为与所述衬底中的掺杂离子类型一致的做法,能够提高所述衬底的结构与靠近所述衬底的反射镜的结构适配性,从而能够有效提高所形成反射镜的质量。
160.需要说明的是,当所述衬底的材料为掺杂的半导体时,在背面发光激光器的谐振腔中,靠近所述衬底的反射镜中的掺杂离子设置为掺杂浓度相对较低的n型掺杂离子,相应远离所述衬底的反射镜中的掺杂离子设置为p型掺杂离子。
161.还需要说明的是,本发明其他实施例中,所述谐振腔也可以不包括衬底,即在完成所述谐振腔之后,去除所述衬底,以减小谐振腔体积、避免光线透射衬底的损耗。
162.继续参考图3,本实施例中,所述谐振腔还包括:电流传导层150,所述电流传导层150与所述第二反射部112电连接。所述电流传导层150位于所述第一反射部111和所述第二反射部112之间,能够实现所述第二反射部112与外部电路的连接以形成所述谐振腔的电流通路。
163.本发明一些实施例中,所述电流传导层150的材料包括第一掺杂离子,所述电流传导层150的掺杂浓度大于所述第二反射部112的掺杂浓度。所述电流传导层150采用更高的掺杂浓度,能够有效降低电阻、提高导电性能。本实施例中,所述电流传导层150的掺杂浓度可以在1e19 atom/cm3以上。
164.本发明一些实施例中,所述第一反射部111和所述第二反射部112中至少一个的材料与所述电流传导层150的材料不同。采用与所述第一反射部111和所述第二反射部112中至少一个不同的材料形成所述电流传导层150,能够使所述电流传导层150在形成过程中充当刻蚀停止层(etch stop layer)。例如,所述第一反射镜110和所述第二反射镜140为依次交替排列的al
x
ga
1-x
as/al
1-y
gayas薄膜(其中x与y取值可以不同)时,所述电流传导层150的材料可以为ingap,从而所述电流传导层150和所述第一反射镜110、所述第二反射镜140能够在刻蚀过程中具有较大的刻蚀选择比。
165.如图3所示,本实施例中,所述第一反射部111和所述第二反射部112依次形成于所述衬底100上,因此,形成所述谐振腔的过程中,沿第二反射部112指向第一反射部111的方向进行刻蚀,所以所述电流传导层150的材料与所述第二反射部112的材料不相同,以刻蚀工艺中作为刻蚀停止层。
166.需要说明的是,为了保证光线经所述第一反射镜110和所述第二反射镜140多次反射之后,在所述谐振腔内形成驻波以实现干涉增强作用,所述电流传导层150的厚度可以是所述第一反射镜110或所述第二反射镜140周期的整数倍。
167.参考图4,示出了本发明谐振腔另一实施例的剖面结构示意图。
168.如图4所示,所述谐振腔包括:依次位于所述衬底200上的第一反射镜的第一反射
部211、电流传导层250、第一反射镜的第二反射部212、有源区220和第二反射镜240;所述有源区220的第一表面和第二表面上分别设置有第一电流限制层231和第二电流限制层232。
169.本实施例中,与前述实施例中相同之处,本发明在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于,本实施例中,所述第一反射镜还包括:第三反射部213,所述第三反射部213位于所述电流传导层250朝向所述第一反射部211的表面上,所述第三反射部213的材料包括第一掺杂离子。
170.所述第三反射部213用于保证过刻蚀发生时所述谐振腔与外部电路的电连接。本实施例中,所述第三反射部也是分布式布拉格反射镜,而且所述第三反射部213的周期数在1至2的范围内。由于所述第三反射部213内具有掺杂离子,因此所述第三反射部213也会对光线具有吸收作用,所以限制所述第三反射部213的周期,能够有效控制第三反射部对光线的吸收以降低所述谐振腔的损耗。
171.此外,本实施例中,所述第三反射部213的掺杂浓度大于所述第二反射部212的掺杂浓度。将所述第三反射部213的材料设置为掺杂浓度更高的材料的做法,能够有效提高所述第三反射部213的导电性能,能够降低所述谐振腔的电阻。具体的,所述第三反射部213的掺杂浓度可以在1e19 atom/cm3以上。
172.可见,高掺杂、少周期的第三反射部213,在过刻蚀发生的时候,刻蚀停止在第三反射部213的区域,既能够提高第三反射部213的电导率,又能够控制第三反射部213对光线的吸收,能够实现高电导率和低吸收率的兼顾。
173.需要说明的是,当所述第一反射镜还包括第三反射部时,为了保证所述谐振腔的增益,所述第一反射镜依旧需要具有相当的反射率,即所述第一反射镜的总周期数依旧需要满足高反射率的要求,也就是说,所述第一反射部211、所述第二反射部212和所述第三反射部213的周期数之和依旧需要满足高反射率的要求。
174.参考图5,示出了本发明谐振腔再一实施例的剖面结构示意图。
175.如图5所示,所述谐振腔包括:依次位于所述衬底300上的第一反射镜的第一反射部311、电流传导层350、第一反射镜的第二反射部312、有源区320和第二反射镜340。
176.本实施例与前述实施例中相同之处,本发明在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于,本实施例中,所述有源区320包括多个有源部;所述谐振腔还包括:隧穿层,所述隧穿层位于相邻所述有源部之间。
177.如图5所述,所述有源区320采用多结面(multi-junction)结构,每个有源部均为量子阱结构。相邻量子阱结面之间设置高掺杂、小厚度的材料层作为隧穿层,以形成隧穿结(tunnel junction)。所述隧穿层通过量子隧穿效应连接相邻有源部,增加有源区320的量子效率,提高输出光功率。
178.具体的,所述有源区320包括三个有源部,分别为第一有源部321、第二有源部322以及第三有源部323,所述第一有源部321和所述第二有源部322之间具有第一隧穿层321b,所述第二有源部322和所述第三有源部323之间具有第二隧穿层322b。
179.同时,为了降低电流分散效应(current spreading),本实施例中,每个有源部电流流入的表面上还设置有电流限制层,所述隧穿层位于电流限制层和所述有源部之间;或者,电流限制层位于所述隧穿层和所述有源部之间。所述电流限制层的设置,能够让电流向各个有源部的中心位置集中,从而能够有效提高电流密度,有利于高增益的获得。
180.本实施例中,所述谐振腔内,电流沿第二反射镜340指向第一反射镜的方向流动,因此所述第一有源部321和所述第二有源部322之间设置有第一电流限制层321a,所述第二有源部322和所述第三有源部323之间设置有第二电流限制层322a,所述第三有源部323朝向所述第二反射镜340的表面上设置有第三电流限制层323a。
181.还需要说明的是,光线经所述第一反射镜和所述第二反射镜340多次反射之后,在所述谐振腔内形成驻波,有源部设置在驻波的波腹位置,波腹位置对应的电场最强,可以获得受激发光最大程度的放大。所述谐振腔还包括填空层321c,以调节所述谐振腔内各个材料膜层之间界面的位置,尤其是有源部在波腹位置。
182.相应的,本发明提供一种谐振腔的形成方法,包括:提供衬底;在所述衬底上形成第一反射镜、有源区和第二反射镜,其中,在激光传播方向上,所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述有源区的两侧,其中,所述第一反射镜包括:第一反射部和位于所述第一反射部和所述有源区之间的第二反射部,所述第二反射部的材料包括第一掺杂离子,所述第二反射镜的材料包括第二掺杂离子,所述第一掺杂离子和所述第二掺杂离子的导电类型相反。
183.参考图6,示出了所述谐振腔形成方法一实施例中间结构的剖面结构示意图。
184.如图6所示,提供衬底400。
185.所述衬底400在形成所述谐振腔的过程中提供工艺平台。
186.本发明一些实施例中,所述衬底400的材料为半绝缘体材料(semi-insulator,si)或掺杂的半导体材料。本发明另一些实施例中,所述衬底的材料还可以是掺杂的半导体。所述掺杂的半导体可以是n、p型掺杂的gaas、inp、gasb或insb中的一种。所述衬底的具体技术特征参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
187.提供衬底400之后,在所述衬底400上形成第一反射镜、有源区420和第二反射镜440。
188.所述有源区420内具有能够实现粒子数反转的增益介质,产生受激辐射放大作用;所述第一反射镜用以构成谐振腔的一个反射面;所述第二反射镜440用以构成谐振腔的另一个反射面;所述有源区420所产生的光线在第一反射镜和第二反射镜440之间来回传播。
189.需要说明的是,第一反射镜、有源区420以及所述第二反射镜440的具体技术特征参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
190.本发明一些实施例中,靠近所述衬底400的反射镜为第一反射镜(图中未标示),因此形成第一反射镜、有源区420和第二反射镜440的步骤包括:在所述衬底400上依次形成所述第一反射镜、所述有源区420和所述第二反射镜440。
191.本实施例中,形成第一反射镜、有源区420和第二反射镜440的步骤包括:通过外延生长工艺形成所述第一反射镜、所述有源区420和所述第二反射镜440。
192.由于所述第一反射镜的第二反射部412和所述第二反射镜440都包括掺杂离子,因此在外延生长形成所述第一反射镜、所述有源区420和所述第二反射镜440的过程中,进行原位掺杂。
193.需要说明的是,提供所述衬底的步骤中,当所述衬底的材料为掺杂的半导体时,所述第一反射镜和所述第二反射镜中靠近所述衬底的反射镜中的掺杂离子与所述衬底中的掺杂离子的导电类型相同。这种做法能够提高所述衬底的结构与靠近所述衬底的反射镜的
结构适配性,从而能够有效提高所形成反射镜的质量。
194.还需要说明的是,当所述衬底的材料为掺杂的半导体时,在背面发光激光器的谐振腔中,优选靠近所述衬底的反射镜中的掺杂离子设置为掺杂浓度相对较低的n型掺杂离子,相应远离所述衬底的反射镜中的掺杂离子设置为p型掺杂离子。
195.继续参考图6,所述有源区420具有相背的第一表面(图中未标示)和第二表面(图中未标示),所述第二表面指向所述第一表面的方向与电流方向一致;本发明一些实施例中,所述谐振腔还包括:电流限制层,所述电流限制层至少位于所述第二表面上。
196.本发明一些实施例中,所述电流限制层包括:导电区域和填充于所述导电区域之间的绝缘区域,其中所述导电区域沿电流方向贯穿所述电流限制层。其中,所述绝缘区域的电流限制层的材料为氧化物;所述导电区域的电流限制层的材料为半导体化合物。具体的,所述电流限制层的具体技术特征参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
197.本发明一些实施例中,所述电流限制层是通过对半导体化合物氧化而形成的,被氧化的半导体化合物用以形成所述绝缘区域,未被氧化的半导体化合物用以形成所述导电区域。具体的,形成所述电流限制层的步骤包括:形成半导体化合物;对半导体化合物进行氧化以形成所述电流限制层。
198.需要说明的是,本实施例中,为了简化工艺步骤,提高材料质量,形成所述电流限制层的工艺中,在完成所有材料的生长之后,对所述半导体化合物进行氧化,也就是说,在形成所述第二反射镜440之后,对用以形成电流限制层的半导体化合物进行氧化。
199.而且,本实施例中,所述有源区420的第一表面和第二表面上均设置有电流限制层,因此,形成所述电流限制层的步骤包括:形成所述第一反射镜之后,形成所述有源区420之前,在所述第一反射镜上形成第一半导体化合物,并且形成所述有源区420之后,形成所述第二反射镜440之前,在所述有源区420上形成第二半导体化合物;在所述第二半导体化合物上形成第二反射镜440;形成所述第二反射镜440之后,对所述第一半导体化合物和所述第二半导体化合物进行氧化以形成所述第一电流限制层431和所述第二电流限制层432。
200.本发明其他实施例中,可以仅在第一表面或者仅在第二表面上形成电流限制层,即形成所述第一反射镜之后,形成所述有源区之前,形成半导体化合物;或者,形成所述有源区之后,形成所述第二反射镜之前,形成半导体化合物。
201.还需要说明的是,本发明其他实施例中,也可以采用二次外延的方式形成所述谐振腔,即在形成所述半导体化合物之后,更换机台进行氧化的步骤,本发明对此并不限定。
202.继续参考图6,本发明一些实施例中,所述第一反射部411和所述第二反射部412之间具有电流传导层450,因此形成所述第一反射部411之后,形成所述第二反射部412之前,所述形成方法还包括:在所述第一反射部411上形成所述电流传导层450。
203.所述电流传导层450位于所述第一反射部411和所述第二反射部412之间,能够实现所述第二反射部412与外部电路的连接以形成所述谐振腔的电流通路。所述电流传导层450的具体技术特征参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
204.本实施例中,所述第一反射部411和所述第二反射部412中至少一个的材料与所述电流传导层450的材料不同。采用与所述第一反射部411和所述第二反射部412中至少一个不同的材料形成所述电流传导层450,能够使所述电流传导层450在形成过程中充当刻蚀停止层(etch stop layer)。
205.具体的,如图6所述,形成所述第一反射镜、所述有源区420和所述第二反射镜440的步骤包括:在所述衬底400上形成第一反射材料层、有源材料层以及第二反射材料层;在所述第一反射材料层、所述有源材料层和所述第二反射材料层的叠层上形成腔室图形层,所述腔室图形层适宜于定义所述谐振腔;以所述腔室图形层为掩模进行刻蚀以形成所述谐振腔。
206.本实施例中,所述电流传导层450的材料与所述第二反射部412的材料不相同。因此,刻蚀形成所述谐振腔的步骤包括:以所述电流传导层450为刻蚀停止层进行刻蚀。
207.本实施例中,所述第二反射镜440指向所述第一反射镜的方向与激光传播方向一致。而且所述衬底400位于所述第一反射镜远离所述有源区420的一侧,因此所述谐振腔所产生的激光从所述衬底400方向出射。可见,本实施例中,所述谐振腔为背面发光激光器的谐振腔。
208.需要说明的是,如前所述,本实施例中,在形成所述第二反射镜440之后,对用以形成电流限制层的半导体化合物进行氧化,以简化工艺步骤,提高材料质量。具体的,在刻蚀形成所述谐振腔之后,用以形成电流限制层的半导体化合物的侧壁会暴露出来;在暴露所述半导体化合物侧壁之后,进行氧化。
209.还需要说明的是,本实施例中,所述谐振腔保留了所述衬底400。本发明其他实施例中,所述谐振腔也可以去除衬底以减小谐振腔体积、避免光线透射衬底的损耗。具体的,本发明一些实施例中,在形成所述谐振腔之后,所述形成方法还包括:去除所述衬底。
210.还需要说明的是,刻蚀形成所述谐振腔的步骤中,刻蚀制程可能会有过刻蚀(over etch)发生,从而使得形成所述谐振腔的刻蚀步骤停止在所述电流传导层450以外的区域。
211.参考图7,示出了所述谐振腔形成方法另一实施例中间结构的剖面结构示意图。
212.所述谐振腔形成方法包括:提供衬底500;在所述衬底500上依次形成第一反射镜的第一反射部511、电流传导层550、第一反射镜的第二反射部512、第一电流限制层531、有源区520、第二电流限制层532以及第二反射镜540。
213.本实施例与前述实施例相同之处,本发明在此不再赘述,本实施例与前述实施例不同之处,本实施例中,所述第一反射镜还包括:第三反射部513,所述第三反射部513位于所述电流传导层550朝向所述第一反射部511的表面上,所述第三反射部513的材料包括第一掺杂离子;刻蚀形成所述谐振腔的步骤中,沿电流传导层550指向第一反射部511的方向进行刻蚀。
214.具体的,所述第三反射部513的具体技术特征参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
215.刻蚀形成所述谐振腔的步骤中,当发生过刻蚀时,所述刻蚀步骤停止在所述第三反射部513表面或者停止在所述第三反射部513中。因此,即使发生过刻蚀,所述第三反射部513依旧能够保证所述谐振腔与外部电路的电连接。
216.本发明还提供一种激光单元,具体包括:谐振腔,所述谐振腔为本发明所提供的谐振腔;第一电极,所述第一电极与所述谐振腔电连接;第二电极,所述第二电极与所述谐振腔电连接。
217.参考图6,示出了本发明激光单元一实施例的剖面结构示意图。
218.所述激光单元包括:谐振腔,所述谐振腔为本发明的谐振腔;第一电极461,所述第
一电极461与所述谐振腔电连接;第二电极462,所述第二电极462与所述谐振腔电连接。
219.需要说明的是,本实施例中,所述激光单元为垂直腔面发射激光器的激光单元。
220.下面结合附图详细说明本发明激光单元实施例的技术方案。
221.所述谐振腔(图中未标示)为本发明的谐振腔。
222.所述谐振腔包括:依次位于所述衬底400上的第一反射镜的第一反射部411、电流传导层450、第一反射镜的第二反射部412、第一电流限制层431、有源区420、第二电流限制层432以及第二反射镜440。
223.具体的,所述谐振腔的具体技术方案参考前述谐振腔的实施例,本发明在此不再赘述。
224.如图6所示,本发明一些实施例中,垂直激光传播方向的平面内,所述激光单元包括核心区401和延伸区402;所述谐振腔位于所述核心区401内;所述电流传导层450延伸至所述延伸区402内。
225.本发明一些实施例中,形成所述谐振腔的过程中,以所述电流传导层450为刻蚀停止层进行刻蚀,也就是说,形成所述谐振腔的过程中,刻蚀步骤停止在所述电流传导层450表面或者所述电流传导层450内;因此,所述延伸区402的电流传导层450的厚度小于或等于所述核心区的电流传导层的厚度,
226.本实施例中,刻蚀步骤停止在所述电流传导层450内,因此,所述延伸区402的电流传导层450的厚度小于所述核心区401的电流传导层450的厚度,所述电流传导层450朝向所述有源区420的表面呈阶梯状。
227.本发明另一些实施例中,刻蚀步骤停止在所述电流传导层表面,因此所述延伸区的电流传导层的厚度等于所述核心区的电流传导层的厚度;所述电流传导层朝向所述有源区的表面为平面。
228.所述第一电极461和所述第二电极462分别实现所述谐振腔与外部电路的连接以实现所述谐振腔的供电。
229.本发明一些实施例中,所述第一电极和所述第二电极通过分别与反射镜电连接以实现与谐振腔的电连接。如图6所述,所述第一电极461与所述第一反射镜电连接,所述第二电极462与所述第二反射镜440电连接。
230.因此,为了保证电流的单一流向,所述第一电极和所述第二电极的导电类型需要与所连接的反射镜的导电类型保持一致。如图6所示,所述第一电极461的导电类型与所述第一反射镜的第二反射部412的导电类型相同;所述第二电极462的导电类型与所述第二反射镜440的导电类型相同,即所述第一电极461的导电类型与第一掺杂离子的导电类型相同,所述第二电极462的导电类型与第二掺杂离子的导电类型相同。
231.本实施例中,所述第一反射镜的第二反射部412为n型掺杂,即所述第一掺杂离子为n型离子,因此所述第一电极461为n型电极;所述第二反射镜440为p型掺杂,即所述第二掺杂离子为p型离子,因此所述第二电极462为p型电极。所以n型电极、n型掺杂的反射镜、p型掺杂的反射镜以及p型电极依次排列在所述衬底400上,电流是沿朝向所述衬底400的方向流动。
232.本发明另一些实施例中,所述第一反射镜的第二反射部为p型掺杂,即所述第一掺杂离子为p型离子,因此所述第一电极为p型电极;所述第二反射镜为n型掺杂,即所述第二
掺杂离子为n型离子,因此所述第二电极462为n型电极。所以p型电极、p型掺杂的反射镜、n型掺杂的反射镜以及n型电极依次排列在所述衬底上,电流是沿远离所述衬底的方向流动。
233.本发明一些实施例中,所述第一电极461与所述延伸区402的电流传导层450相接触,即所述第一电极461通过所述延伸区402的电流传导层450实现与所述第一反射镜的第二反射部412的电连接。由此可见,所述电流传导层450在平行所述衬底400表面的平面内延伸,能够实现电流的横向传导,能够提高所述谐振腔与外部电流连接的便捷性。
234.本发明一些实施例中,所述第二电极462与所述第二反射镜440相接触,即所述第二电极462与所述第二反射镜440直接电连接。如图6所示,所述第二电极462位于所述第二反射镜440远离所述有源区420的一侧表面。
235.如图6所示,本实施例中,所述第一电极461位于所述延伸区461的电流传导层450朝向所述第二反射镜440的表面,即所述第一电极461位于所述延伸区461的电流传导层450朝向所述第二电极462的表面。因此,所述第一电极461和所述第二电极462均朝向同一侧,从而能够降低后续接触层设置的工艺难度。
236.参考图7,示出了本发明激光单元另一实施例的剖面结构示意图。
237.所述激光单元中,位于激光单元的核心区501的谐振腔包括:依次位于所述衬底500上的第一反射镜的第一反射部511、电流传导层550、第一反射镜的第二反射部512、第一电流限制层531、有源区520、第二电流限制层532、第二反射镜540以及第二电极562。
238.本实施例与前述实施例相同之处本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于,本实施例中,所述第一反射镜还包括:位于所述电流传导层550和所述第一反射部511之间的第三反射部513。
239.本发明一些实施例中,形成所述谐振腔时,以所述电流传导层550为刻蚀停止层进行刻蚀的过程中,刻蚀制程可能会有过刻蚀(over etch)发生,即刻蚀步骤停止在所述电流传导层550以外的区域。所述第三反射部513能够在过刻蚀发生时,依旧能够保证所述谐振腔与外部电路的电连接。
240.本发明一些实施例中,如图7所述,第三反射部513延伸至所述延伸区502。当过刻蚀发生时,所述延伸区502的电流传导层550被去除,因此所述电流传导层550仅位于所述核心区501;但是所述电流传导层550与所述第三反射部513相接触,所述延伸区502的第三反射部513能够所述电流传导层550与外部电流的连接,进而实现所述谐振腔的电连接。
241.如图7所述,所述第一电极561与所述延伸区502的第三反射部513相接触,也就是说,所述第一电极561通过所述延伸区502的第三反射部513实现与所述电流传导层550的连接,进而实现与所述第二反射部512的连接。
242.具体的,所述第一电极561位于所述延伸区502的第三反射部513朝向所述第二反射镜540的表面,即所述第一电极561位于所述延伸区502的第三反射部513朝向所述第二电极562的表面。
243.需要说明的是,由于形成所述谐振腔时,刻蚀制程发生了过刻蚀,因此所述延伸区502的电流传导层550被去除,刻蚀步骤停止在所述第三反射部513表面或者所述第三反射部513内部,所以所述延伸区502的第三反射部513的厚度小于或等于所述核心区501的第三反射部513的厚度。如图7所示,本实施例中,所述刻蚀步骤停止在所述第三反射部513表面,所述延伸区502的第三反射部513的厚度等于所述核心区501的第三反射部513的厚度,因此
所述第三反射部513朝向所述第一电极561的表面为平面。本发明另一些实施例中,刻蚀步骤停止在所述第三反射部内部,所述延伸区502的第三反射部513的厚度小于所述核心区501的第三反射部513的厚度,因此所述第三反射部朝向所述第一电极的表面呈阶梯状。
244.相应的,本发明还提供一种激光单元的形成方法,具体包括:形成谐振腔,所述谐振腔采用本发明的形成方法形成;形成与所述谐振腔电连接的第一电极;形成与所述谐振腔电连接的第二电极。
245.参考图6,示出了所述激光单元形成方法一实施例中间结构的剖面结构示意图。
246.首先,如图6所示,形成谐振腔。
247.所述谐振腔采用本发明的形成方法形成。形成所述谐振腔的具体技术特征参考前述谐振腔形成方法的实施例,本发明在此不再赘述。
248.形成所述谐振腔之后,形成第一电极461和第二电极462。
249.本发明一些实施例中,所述第一电极461通过电流传导层450与第二反射部412电连接,所述第二电极462与所述第二反射镜440电连接。如图6所示,本实施例中,在所述延伸区402的电流传导层450朝向所述第二反射镜440的表面形成第一电极461,在所述第二反射镜440的表面形成第二电极462。
250.需要说明的是,所述第一电极461和所述第二电极462的具体技术特征参考前述激光单元的实施例,本发明在此不再赘述。
251.参考图7,示出了所述激光单元形成方法另一实施例中间结构的剖面结构示意图。
252.本实施例与前述实施例相同之处本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于,本实施例中,所述第一反射镜还包括:位于所述电流传导层550和所述第一反射部511之间的第三反射部513。
253.因此形成所述第一电极561和所述第二电极562的步骤中,在所述延伸区502的第三反射部513朝向所述第二反射镜540的表面形成第一电极561,在所述第二反射镜540的表面形成第二电极562。
254.需要说明的是,本实施例中,所述激光单元的谐振腔保留了所述衬底500。本发明另一些实施例中,特别是背发光的激光器中,也可以去除所述衬底以减小设备体积、降低光线透射损耗。具体的,可以在形成所述第一电极和所述第二电极之后,去除所述衬底。
255.本发明还提供一种激光芯片,具体包括:一个或多个激光单元,所述激光单元为本发明的激光单元;第一接触层,所述第一接触层与所述第一电极电连接;第二接触层,所述第二接触层与所述第二电极电连接。
256.参考图8和图9,示出了本发明激光芯片一实施例的结构示意图。
257.其中图8是所述激光芯片实施例的剖面结构示意图,图9是图8所示激光芯片实施例中沿a方向的俯视结构示意图。
258.如图8所示,所述激光芯片包括:一个或多个激光单元,所述激光单元为本发明的激光单元;第一接触层671,所述第一接触层671与所述第一电极661电连接;第二接触层672,所述第二接触层672与所述第二电极662电连接。
259.需要说明的是,本实施例中,所述激光芯片为垂直腔面发射激光器的激光芯片。
260.下面结合附图详细说明本发明所述激光芯片实施例的技术方案。
261.所述激光单元为本发明的激光单元。具体的,所述激光单元的具体技术方案参考
前述激光单元的实施例,本发明在此不再赘述。
262.所述第一接触层671和所述第二接触层672分别于所述第一电极661和所述第二电极662电连接,以实现所述激光单元与外部电路的电连接。
263.本发明一些实施例中,在垂直激光传播方向的平面内,所述激光芯片包括第一区601和与所述第一区601电隔离的第二区602;所述一个或多个激光单元位于所述第二区602。
264.具体的,所述一个或多个激光单元为有效激光单元620,即位于所述第二区602的激光单元能够与外部电路实现电连接,能够在外部电路供电下发光。此外,本实施例中,所述激光芯片还包括位于所述第一区601的虚设激光单元610,所述虚设激光单元610无法与外部电路实现电连接,无法发光。
265.如图9所示,所述有效激光单元620密排于所述第二区内602,在所述第二区602内形成阵列;所述虚设激光单元610位于所述第一区601内。本实施例中,仅有一个虚设激光单元601位于所述第一区601内。
266.本发明一些实施例中,所述第一接触层671位于所述第一区601;所述第二接触层672位于所述第二区602,由于所述第一区601和所述第二区602电隔离,因此所述第一接触层671和所述第二接触层672之间也电绝缘。
267.本发明一些实施例中,一个或多个激光单元中,所述一个或多个激光单元的第一电极661相连;所述第一接触层671通过互连结构(图中未标示)与所述第一电极661电接触。
268.具体的,所述一个或多个激光单元的电流传导层650延伸相连;所述激光单元的第一电极661位于延伸的电流传导层650的表面,所以不同激光单元的第一电极661通过横向延伸的电流传导层650均相连;第一层接触层671和所述电流传导层650之间通过贯穿的互连结构实现电连接。
269.本实施例中,所述多个激光单元包括:边缘激光单元(图中未标示)和中心激光单元(图中未标示),所述边缘激光单元位于所述中心激光单元和所述第一区601之间;所述互连结构与所述边缘激光单元靠近第一区601的第一电极661电连接。由于所述激光芯片中,有效激光单元620和虚设激光单元610的电流传导层650延伸相连,因此,虽然所述第一接触层671仅与所述边缘激光单元靠近所述第一区601的第一电极661相连,但是通过横向延伸的电流传导层650,所述激光芯片中所有激光单元(不论第一区601内的虚设激光单元610还是第二区602内的有效激光单元620)的第一电极661均能够实现与所述第一接触层671的电连接。
270.需要说明的是,如图8所示,所述虚设激光单元610并未设置所述第一电极;所述第一接触层671和所述虚设激光单元610之间通过绝缘介质603实现电隔离。本发明另一些实施例中,所述虚设激光单元也可以设置所述第一电极,但是所述底电极并未起电学作用。
271.本发明一些实施例中,所述多个激光单元的第二反射镜指向第一反射镜的方向均一致;所述第二接触层672与所述多个激光单元的第二电极662相接触。如图8所示,所述第二接触层672位于与所述有效激光单元620的第二电极662表面,与所述有效激光单元620的第二电极662相接触以实现电连接。
272.本发明的另一些实施例中(如图10所示),第二接触层有多个电隔离的子接触层673,每个子接触层673分别与一个或多个有效激光单元621的第二电极662(如图8所示)相
接触,子接触层673可以是多个条形的(如图10所示),也可以是多个矩形的,每个子接触层673分别与一个驱动电路电连接,实现与子接触层673相连接的激光单元的选址驱动。
273.需要说明的是,本实施例中,在激光传播方向上,即在激光传播方向的直线上,所述第一接触层671和所述第二接触层672位于所述激光芯片的同一侧,以使所述激光芯片适用于倒装芯片制程,以避免金属打线制程,从而能够避免额外的电感效应,有利于提高器件响应速度;而且将所述第一接触层671和所述第二接触层672设置于所述激光芯片的同一侧的做法,还能够使所述第一接触层671和所述第二接触层672在同一工艺过程中形成,以减少工艺步骤。
274.具体的,如图8所示,所述第二接触层672位于第二区602,所述第二接触层672位于所述有效激光单元620的第二电极662的表面以实现电接触;所述与所述第二接触层672位于同层的所述第一接触层671在所述第一区601内,通过互连结构与所述电流传导层650表面的第一电极661电连接。
275.此外,如图9所示,本实施例中,所述第一区601包围所述第二区602。需要说明的是,所述第一区601包围所述第二区602的设置方式仅为一实例;本发明其他实施例中,第一区和第二区也可以以其他方式分布,例如,第一区在所述第二区两侧;或者所述第一区和所述第二区间隔设置等。
276.由于所述第一接触层671和所述第二接触层672位于所述激光芯片的同一侧,因此在形成所述激光芯片之后,在后续装配过程中,仅需要将驱动芯片或电路板等其他电路元件电连接于同一侧的所述第一接触层671和所述第二接触层672上,将所述激光芯片倒装在驱动芯片或电路板上,在同侧将所述第一接触层671和所述第二接触层672焊接在芯片或电路板上的电连接点即可。
277.相应的,本发明还提供一种激光芯片的形成方法,具体包括:形成一个或多个激光单元,所述激光单元采用本发明的激光单元的形成方法形成;形成与所述第一电极电连接的第一接触层;形成与所述第二电极电连接的第二接触层。
278.结合参考图8和图9,示出了本发明激光芯片形成方法一实施例中间结构的结构示意图。
279.其中,图8是所述激光芯片形成方法实施例中间结构的剖面结构示意图,图9是图8所示激光芯片实施例中间结构中沿a方向的俯视结构示意图。
280.首先,如图8和图9所示,形成一个或多个激光单元。
281.所述激光单元采用本发明的形成方法形成。形成所述激光单元的具体技术特征参考前述激光单元形成方法的实施例,本发明在此不再赘述。
282.形成所述激光单元之后,形成第一接触层671和第二接触层672。
283.需要说明的是,形成所述第一接触层671和所述第二接触层672的具体技术特征参考前述激光芯片的实施例,本发明在此不再赘述。
284.本发明一些实施例中,在同一工艺过程中形成所述第一接触层671和所述第二接触层672。由于在激光传播方向上,即在激光传播方向的直线上,所述第一接触层671和所述第二接触层672位于所述激光芯片的同一侧,因此在同一工艺过程中形成所述第一接触层671和所述第二接触层672能够减少工艺步骤。
285.此外,本发明还提供一种激光器,具体包括:激光芯片,所述激光芯片为本发明的
激光芯片。
286.参考图11,示出了本发明激光器一实施例的结构示意图。
287.如图11所示,所述激光器包括:激光芯片710,所述激光芯片710为本发明的激光芯片。
288.需要说明的是,本实施例中,所述激光器为垂直腔面发射激光器。
289.下面结合附图详细说明本发明所述激光器实施例的技术方案。
290.所述激光芯片710为本发明的激光芯片。具体的,所述激光芯片710的具体技术方案参考前述激光芯片的实施例,本发明在此不再赘述。
291.本实施例中,所述激光器还包括:光束整形元件720,所述光束整形元件720位于所述激光芯片710所产生激光的光路上。光束整形元件720能够对所述激光芯片710所产生的激光进行光束整形。特别是对于垂直腔面发射激光器而言,垂直腔面发射激光器所产生的激光光束发散角较大,所述光束整形元件720能够有效提高所产生激光的质量。
292.本发明一些实施例中,所述激光芯片710为背面发光的激光芯片,即所述激光芯片产生的光线从所述衬底700一侧出射,即所述激光芯片710可以在整个所述700上发光,因此所述光束整形元件720位于衬底700远离有源区一侧。
293.本发明一些实施例中,所述激光芯片710的衬底700具有相当的厚度,例如,所述激光芯片710衬底700的厚度可以达到500μm到600μm范围内。所以,本实施例中,所述光束整形元件720与所述衬底700为一体结构,即直接在所述衬底700背向所述有源区的表面上制作出所需形状的凹凸结构以作为所述光束整形元件720,从而使所述光束整形元件720直接集成在激光芯片710上,有利于提高集成度、减小设备的尺寸。
294.本发明一些实施例中,所述光束整形元件720为:微透镜阵列、纳米柱结构阵列中的至少一种。本实施例中,如图11所示,所述衬底700背向所述有源区的表面形成了纳米柱阵列的结构,从而在所述激光芯片710上即可实现光束会聚、准直、发散等不同的需求。
295.需要说明的是,作为光束整形元件的微透镜阵列或纳米柱阵列等微光学元件根据光学计算确定其形状、尺寸、表面曲率等参数,所述激光芯片710发出的光通过微光学元件后即可获得所需准直度和发散角的光束。当所述激光器作为激光雷达的光源时,所述激光器所产生的激光作为激光雷达的探测光,无需在光路方向下游再设置块体透镜,大大提高发射系统集成度,减小激光雷达的尺寸。
296.但是将所述光束整形元件集成于所述激光芯片的衬底的做法仅为一示例,本发明其他实施例中,也可以不在衬底上制备微光学元件。
297.具体的,参考图12,示出了本发明激光器另一实施例的结构示意图。
298.本实施例与前述实施例相同之处,本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于,所述激光芯片810在光路下游装配独立的光学整形元件820。具体的,所述光学整形元件820为微透镜阵列。所述光学整形元件820和所述激光芯片810之间填充透光材料830实现连接。
299.需要说明的是,降低光能损耗、提高发光强度,本实施例中,所述激光芯片810的衬底已经被去除,以避免衬底对光的吸收。
300.相应的,本发明还提供一种激光器的制造方法,具体包括:形成激光芯片,所述激光芯片采用本发明的形成方法形成。
301.参考图11,示出了所述激光器形成方法一实施例中间结构的剖面结构示意图。
302.如图11所示,首先,形成激光芯片710。
303.所述激光芯片710采用本发明激光芯片的形成方法形成。形成所述激光芯片的具体技术特征参考前述激光芯片形成方法的实施例。本发明在此不再赘述。
304.本发明一些实施例中,形成所述激光芯片710之后,所述激光器的形成方法还包括:在所述激光芯片710所产生激光的光路上设置光束整形元件720。
305.需要说明的是,设置所述光束整形元件720的具体技术特征参考前述激光器的实施例,本发明在此不再赘述。
306.本发明一些实施例中,所述激光芯片710为背面发光的激光芯片,即所述激光芯片产生的光线从所述衬底700一侧出射,即所述激光芯片710可以在整个所述700上发光;而且所述激光芯片710的衬底700具有相当的厚度,例如,所述激光芯片710衬底700的厚度可以达到500μm到600μm范围内;因此,可以在所述激光芯片710的衬底700上直接制作所述光束整形元件720。具体的,在激光芯片710制程工艺完成之后,可以直接刻蚀所述衬底700背向有源区的表面形成凹凸结构以形成与所述衬底700一体结构的所述光束整形元件720。
307.参考图12,示出了所述激光器形成方法另一实施例中间结构的剖面结构示意图。
308.本实施例与前述实施例相同之处,本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于,本实施例中,独立的光学整形元件820设置于所述激光芯片810光路的下游。具体的,所述光学整形元件820和所述激光芯片810之间填充透光材料830实现连接。
309.需要说明的是,本实施例中,在所述激光芯片820制程之后,去除衬底,以避免所述衬底对光的吸收,因此所述光学整形元件820直接连接于所述第一反射镜的表面上。
310.此外,本发明还提供一种激光雷达,具体包括:光源,所述光源包括本发明的激光器。
311.本发明的激光器中,所述谐振腔为本发明的谐振腔,而所述谐振腔内,第一反射镜包括第一反射部和第二反射部,其中第二反射部内具有第一掺杂离子,第二反射镜内具有第二掺杂离子,因此所述第一反射部的平均掺杂浓度相对较小,因此,所述谐振腔内对光的吸收率较低,谐振腔的损耗较小,所以所述激光器的发光强度较大,即所述激光雷达的光源的发光强度较大;较大发光强度的光源至少能够有效延长激光雷达的探测距离。
312.综上,本发明谐振腔中,由于第一反射镜包括第一反射部和第二反射部,其中第二反射部内具有第一掺杂离子,第二反射镜境内具有第二掺杂离子,因此使得降低所述第一反射镜的平均掺杂浓度成为可能,能够在保证导电性能的同时,降低光的吸收率,有利于既保证导电性能,又减小谐振腔的损耗,有利于增强发光强度。
313.尤其是所述第二反射部的掺杂浓度大于所述第一反射部的掺杂浓度时,甚至所述第一反射部的材料可以为本征材料时,即所述第一反射部的材料并未掺杂,从而能够有效降低第一反射部对所激发光线的吸收率,而与所述有源区更近的第二反射部能够保证高电导率,进而在保证高电导率的同时减小光的损耗,有利于增强发光强度。
314.虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
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