谐振腔、激光单元、激光器和激光雷达的制作方法

1.本发明涉及激光器领域，特别涉及一种谐振腔、激光单元、激光器和激 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。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。
3.传统的垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，简称 vcsel)通常包括n型掺杂衬底上依次外延生长的下层布拉格反射镜 (distributed bragg reflector，简称dbr)、有源区、电流限制层以及上层dbr。 其中，电流经电极注入有源区；有源区的材料受激发光，在上层dbr和下层 dbr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。
4.vcsel中，有源区是由两种材料薄膜交替生长所形成的量子阱(multiquantum wells，mqws)。在使用量子阱的有源区中，往往会引入结构应变， 从而达到提高有源区增益、调控量子阱能带的目的。
5.但是，应变的引入会增加晶格结构缺陷出现的风险，出现外量子效率和 功率降低或器件可靠性降低的问题。


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、激光器和激光雷达， 以克服应变引入造成的问题。
7.为解决上述问题，本发明提供一种谐振腔，包括：
8.第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对间隔 设置；有源结构，所述有源结构位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间； 所述有源结构包括一个或多个第一有源区和一个或多个第二有源区，所述第 一有源区的材料具有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有压缩应变。
9.可选的，所述第一有源区和所述第二有源区中至少一个为量子阱有源区， 所述量子阱有源区包括势垒区和位于相邻势垒区之间的势阱区。
10.可选的，所述第一有源区包括：过度补偿的量子阱，所述第二有源区包 括：压缩应变的量子阱。
11.可选的，第一有源区的势阱区材料具有压缩应变，第一有源区的势垒区 材料具有拉伸应变；第一有源区的势垒区材料的拉伸应变的应力大小大于第 一有源区势阱区材料的压缩应变的应力大小。
12.可选的，所述第一有源区的势阱区材料为ingaas，所述第一有源区的势 垒区材料为gaasp、algaasp中的至少一种。
13.可选的，第二有源区的势阱区材料具有压缩应变，第二有源区的势垒区 材料具有压缩应变，第二有源区势垒区材料的压缩应变的应力大小小于第二 有源区的势阱区材料的压缩应变的应力大小。
14.可选的，第二有源区的势阱区材料为ingaas，第二有源区的势垒区材料 为algaas。
15.可选的，第二有源区的势阱区材料具有压缩应变，第二有源区的势垒区 材料无应变。
16.可选的，所述量子阱有源区包括多个量子阱。
17.可选的，所述第一反射镜的材料包括n型掺杂离子；一个所述第一有源 区位于所述第一反射镜表面。
18.可选的，还包括：反射层，所述反射层位于相邻的第一有源区和第二有 源区之间。
19.可选的，所述第一有源区位于所述反射层的一侧，所述一个或多个第二 有源区位于所述反射层的另一侧。
20.可选的，所述反射层材料的折射率与所述第一有源区材料的折射率不相 同，且所述反射层材料的折射率与所述第二有源区材料的折射率不相同。
21.可选的，所述反射层为分布式布拉格反射镜。
22.可选的，所述反射层为叠层结构，所述反射层包括第一反射子层和第二 反射子层，所述第一反射子层的折射率与所述第二反射子层的折射率不相等。
23.可选的，所述第一反射子层和所述第二反射子层交替设置。
24.可选的，有源区具有相背的第一表面和第二表面，所述第一表面指向第 二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一表面上。
25.可选的，所述第一有源区朝向所述第二有源区的表面上具有所述电流限 制层。
26.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结 构的一侧。
27.可选的，所述衬底为n型衬底，所述第一反射镜包含的掺杂离子为n型 离子，所述第二反射镜包含的掺杂离子为p型离子。
28.相应的，本发明提供一种激光单元，包括：
29.谐振腔，所述谐振腔为本发明的谐振腔；第一电极；第二电极。
30.可选的，所述第二电极位于所述第二反射镜远离所述有源结构一侧的表 面。
31.可选的，所述第一电极位于所述第一反射镜远离所述有源结构的一侧， 所述第一电极位于衬底表面。
32.可选的，所述第二电极包括窗口，沿激光传播方向，所述窗口贯穿所述 第二电极。
33.此外，本发明还提供一种激光器，包括：
34.激光单元，所述激光单元为本发明的激光单元。
35.可选的，所述激光器为垂直腔面发射激光器。
36.另外，本发明还提供一种激光雷达，包括：
37.光源，所述光源包括本发明的激光器。
38.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
39.本发明技术方案中，所述有源结构包括第一有源区和第二有源区，其中 第一有源
区的材料具有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有压缩应变。具 有拉伸应变的第一有源区能够释放第二有源区引入的压缩应力，防止应力积 累，避免应力释放；因此所述第一有源区和所述第二有源区的设置，能够在 保证有源结构增益的同时，实现应力平衡，抑制结构缺陷产生，有利于提高 谐振腔质量，有利于提高外量子效率和功率，有利于提高器件可靠性。
40.本发明可选方案中，所述第一有源区和所述第二有源区中至少一个为量 子阱有源区，所述量子阱有源区包括势垒区和位于相邻势垒区之间的势阱区， 也就是说，所述第一有源区和所述第二有源区结构类似，因此所述第一有源 区和所述第二有源区的设置，不会增加有源结构的结构复杂程度，无需单独 分析及优化电阻、能带、扩散性、缺陷生成等因素，能够大大降低应力平衡 的有源结构设计的复杂度。
41.本发明可选方案中，所述第一有源区包括：过度补偿的量子阱，所述第 二有源区包括：压缩应变的量子阱。通过将第一有源区和第二有源区的量子 阱整体结构设置为不同的应变形式，能够在满足应力平衡的同时，拓展量子 阱材料的选择范围，避免工作波长限制，还能够保证势垒高度，提高有源区 增益。
42.本发明可选方案中，第一有源区的势阱区材料具有压缩应变，第一有源 区的势垒区材料具有拉伸应变；第一有源区的势垒区材料的拉伸应变的应力 大小大于第一有源区势阱区材料的压缩应变的应力大小，从而使所述第一有 源区材料的整体呈现拉伸应变，对应于拉伸应力的积累，以实现对所述第二 有源区压缩应变的平衡；而且第一有源区势垒区更大的拉伸应变往往具有更 高的势垒高度，相比于压缩应变的势垒区，所构成的量子阱具有更强的量子 约束效应，能够获得更大的增益。
43.本发明可选方案中，第二有源区的势阱区材料具有压缩应变，第二有源 区的势垒区材料具有压缩应变，第二有源区势垒区材料的压缩应变的应力大 小小于第二有源区的势阱区材料的压缩应变的应力大小，即第二有源区的势 垒区采用没有应力或少量压缩应力的材料，第二有源区整体为压缩应变以获 得更高的增益。
44.本发明可选方案中，所述第一反射镜的材料包括n型掺杂离子；一个所 述第一有源区位于所述第一反射镜表面。具有n型掺杂离子的第一反射镜的 材料具有压缩应变，因此在第一反射镜上直接设置具有拉伸应变的第一有源 区，能够使拉伸应变的第一有源区平衡部分所述第一反射镜的压缩应变，以 避免压缩应力积累。
45.本发明可选方案中，还包括：反射层，所述反射层位于相邻的第一有源 区和第二有源区之间，反射层的设置能够调节谐振腔不同有源区的腔体损耗， 从而能够平衡增益差，使两种有源区能够工作在适宜的条件下，能够进一步 提高器件性能。
46.本发明可选方案中，所述反射层为分布式布拉格反射镜。由于第一反射 镜和第二反射镜一般是布拉格反射镜，将所述反射层设置为相同的布拉格反 射镜，无需引入额外的结构，从而能够降低引入反射层对结构复杂度的影响。
47.本发明可选方案中，所述第一有源区朝向所述第二有源区的表面上具有 所述电流限制层。由于所述电流限制层的材料具有压缩应变，因此所述第一 有源区能够平衡部分电流限制层的压缩应变，从而能够降低电流限制层对第 二有源区压缩应变的影响。
48.本发明可选方案中，谐振腔还包括衬底，所述衬底位于所述第一反射镜 远离所述有源结构的一侧；所述衬底为n型衬底，所述第一反射镜包含的掺 杂离子为n型离子，所述
第二反射镜包含的掺杂离子为p型离子。n型衬底 的材料质量较高，能够为谐振腔的形成提供良好的生长表面以保证谐振腔质 量。
附图说明
49.图1是一种vcsel单元的剖面结构示意图；
50.图2是另一种vcsel单元的剖面结构示意图；
51.图3是量子阱的能带结构示意图；
52.图4是外延生长过程中应变引入前后晶格结构变化的示意图；
53.图5是本发明谐振腔一实施例的剖面结构示意图；
54.图6是本发明谐振腔另一实施例的剖面结构示意图；
55.图7示出了不设置反射层的情况下图6所示实施例中谐振腔腔体内光场 强度的分布情况；
56.图8示出了图6所示实施例中谐振腔腔体内光场强度的分布情况；
57.图9是本发明谐振腔又一个实施例中腔体内光场强度的分布情况；
58.图10是本发明谐振腔又一个实施例中腔体内光场强度的分布情况；
59.图11是本发明激光单元另一实施例的剖面结构示意图；
60.图12是本发明激光单元再一实施例的剖面结构示意图。
61.具体实施方式
62.由背景技术可知，vcsel的有源区中引入应变会增加晶格结构缺陷出现 的风险。现结合vcsel的结构分析其出现晶格结构缺陷风险增加问题的原因：
63.参考图1，示出了一种vcsel单元的剖面结构示意图。
64.所述vcsel激光芯片包括多个vcsel单元。如图1所示，上电极15 和环形的下电极16之间，所述vcsel单元的器件结构包括：依次外延生长 于衬底10上的下层dbr 11、有源区12、电流限制层13以及上层dbr 14。 各个外延层由金属有机化合物气相沉积(metal-organic chemical vapourdeposition，mocvd)技术在衬底10(gaas衬底、掺杂的si衬底和掺杂的 c衬底中的至少一种)上外延生长获得。
65.每个vcsel单元中，电流经上电极15注入所述有源区12；所述有源区 12的材料受激发光，在上层dbr 14和下层dbr 11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。图1示出的是一种正面出光 vcsel单元，其中，上层dbr 14的周期数较少，反射率略低于下层dbr 11， 使部分光从上层dbr 14向上透射出去，成为可用的激光。
66.参考图2，示出了另一种vcsel单元的剖面结构示意图。
67.类似的，衬底20上依次外延生长有下层dbr 21、有源区22、电流限制 层23以及上层dbr 24。图2示出的是一种背面出光vcsel单元，因此每个 vcsel单元的上层dbr 24顶层制备上层电极25，vcsel激光芯片底部制备 环形的下层电极26。相较于正面出光vcsel，背面出光vcsel的激光从衬 底20出射。
68.不论是正面出光vcsel，还是背面出光vcsel，其中的有源区12、22 均为由两种材料薄膜交替生长所形成的量子阱。具体的，所述有源区12、22 包括小带隙半导体薄膜和大
带隙半导体薄膜，小带隙半导体薄膜和大带隙半 导体薄膜在所述有源区12、22内交替设置以形成量子阱结构。量子阱结构形 成之后，在所述有源区12、22表面形成一层al
1-x
ga
x
as层；采用化学湿法腐 蚀法得到在所述al
1-x
ga
x
as层形成圆形孔；之后，再把所形成的结构至于高 温湿氮环境下，对所述al
1-x
ga
x
as层进行氧化处理，使部分所述al
1-x
ga
x
as 层转化为al
1-x
ga
x
o绝缘层，以形成所述电流限制层13、23。所述电流限制层 13、23中，化学湿法腐蚀法所得到的圆形孔用以形成电流注入窗口，所述 al
1-x
ga
x
o绝缘层对通过上电极15注入的电流起到限制作用。在al
1-x
ga
x
as 中，优选x≤0.04，即高al组分，能保证较高的氧化速率。
69.参考图3，示出了量子阱的能带结构示意图。
70.量子阱结构的有源区中，相邻两层大带隙半导体薄膜之间设置小带隙半 导体薄膜。因此量子阱结构的导带与价带呈现图3所示的阱状电势。其中， 相邻两层大带隙半导体薄膜之间的小带隙薄膜的区域被称为势阱(well)区域， 小带隙半导体薄膜两侧大带隙半导体薄膜的区域被称之为势垒(barrier)区域。
71.参考图4，示出了外延生长过程中应变引入前后晶格结构变化的示意图。
72.半导体结构进行外延生长过程中，所形成外延层材料的晶格常数与生长 表面的晶格常数不同时(例如，生长层材料的晶格常数与衬底的晶格常数不 同)，所形成的外延层中会产生应变(strain)，会引入应力(stress)。
73.如图4所示，所形成外延层材料的晶格常数大于生长表面的晶格常数时 (例如，生长层材料的晶格常数大于衬底材料的晶格常数时)，所形成的外延 层中会产生压缩应变(compressive strain)，所形成外延层的晶格常数会挤压 至接近生长表面的晶格常数，相应的，所形成的外延层内会产生压应力；反 之，所形成外延层材料的晶格常数小于生长表面的晶格常数时(例如，生长 层材料的晶格常数小于衬底材料的晶格常数时)，所形成的外延层中会产生拉 伸应变(tensile strain)，所形成外延层的晶格常数会拉伸至接近生长表面的晶 格常数，相应的，所形成的外延层内会产生拉应力。
74.在量子阱结构的有源区往往会引入压缩应变。因为引入压缩应变可以调 节量子阱区域的能带形状；与引入拉伸应变相比，具有压缩应变的量子阱结 构能够获得更高的有源区增益，从而同时能够调节带隙大小以调节对应工作 的光波段。
75.但是应变引入也有其缺点，如前所述，应变的引入会使所形成外延层中 产生应力，应力会随着外延层的生长而累积。当应力累积的能量足够大的时 候，会发生应力释放，从而导致所形成外延层中产生错位等结构缺陷。
76.如果结构缺陷形成在有源区，会增加有源区中电子-空穴对的非辐射符合， 从而造成外量子效率(external quantum efficiency，简称eqe)和功率的降 低；如果结构缺陷形成在有源区之外的区域，则在老化实验或实际应用中， 结构缺陷会生长、扩散，从而进入有源区，导致器件可靠性降低。
77.对于eqe，可采用微分外量子效率ηd(differential external quantumefficiency)来衡量，结构缺陷会俘获载流子，造 成发热而并不产生光子，从而造成受激光子量增加、eqe降低的问题。
78.因此在形成引入应变的量子阱结构有源区的同时，往往需要对应力进行 平衡。现有平衡应力的方式主要有以下两种：
79.1)一种方式为设置单独的应力释放层。
80.在量子阱结构附件，添加一个具有相反应变的外延层，例如在引入压缩 应变的量子阱结构附件设置一个引入拉伸应变的释放层，从而将压应力释放。 但是引入应力释放层的做法，会增加结构的复杂程度，需要单独分析及优化 释放层对电阻、能带、扩散、缺陷生成等因素。这样会大大增加设计的复杂 度。
81.2)另一种方式为设计量子阱时，将量子阱的势阱和势垒设置成不同的应 变形式。
82.如前所述，为了获得较高的增益，势阱区域一般设置为压缩应变，因此 将势垒区域设置为拉伸应变，以平衡势阱区域所产生的应力。这种做法的有 点是量子阱结构在外延生长的范围内即可实现应力平衡，从而保证所形成量 子阱结构的生长质量，提高器件的可靠性。
83.但是为了满足应力平衡条件，势垒区域的材料选择范围受限，进而会对 所形成激光器的工作波长条件造成限制；而且拉伸应变的势垒区域通常带隙 较小，相应的势垒高度较小，从而会造成有源区增益偏低，也会牺牲器件的 性能。
84.为解决所述技术问题，本发明提供一种谐振腔、激光单元和激光器，包 括：第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对间隔 设置；有源结构，所述有源结构位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间； 所述有源结构包括一个或多个第一有源区和一个或多个第二有源区，所述第 一有源区的材料具有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有压缩应变。
85.所述有源结构包括第一有源区和第二有源区，其中第一有源区的材料具 有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有压缩应变。有拉伸应变的第一有源 区能够释放第二有源区引入的压缩应力，防止应力积累，避免应力释放；因 此所述第一有源区和所述第二有源区的设置，能够在保证有源结构增益的同 时，实现应力平衡，抑制结构缺陷产生，有利于提高谐振腔质量，有利于提 高外量子效率和功率，有利于提高器件可靠性。
86.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。
87.参考图5，示出了本发明谐振腔一实施例的剖面结构示意图。
88.如图5所示，所述谐振腔包括：第一反射镜110和第二反射镜140，所述 第一反射镜110和所述第二反射镜140相对间隔设置；有源结构(图中未标 示)，所述有源结构位于所述第一反射镜110和所述第二反射镜140之间；所 述有源结构包括一个或多个第一有源区121和一个或多个第二有源区122a、122b，所述第一有源区121的材料具有拉伸应变，所述第二有源区122a、122b 的材料具有压缩应变。
89.具有拉伸应变的第一有源区121能够释放第一反射镜110和第二有源区 122a、122b引入的压缩应力，防止应力积累，避免器件工作过程中发生应力 释放降低使用寿命；因此所述第一有源区121和所述第二有源区122a、122b 的设置，能够在保证有源结构增益的同时，实现应力平衡，抑制结构缺陷产 生，有利于提高谐振腔质量，有利于提高外量子效率和功率，有利于提高器 件可靠性。
90.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。
91.下面结合附图详细说明本发明技术方案的实施例。
92.相对间隔设置的所述第一反射镜110和所述第二反射镜140分别作为谐 振腔的两
个反射面，光线在所述第一反射镜110和所述第二反射镜140之间 来回传播。
93.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 和苏搜第二反射镜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和y的取值可以不同。
94.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，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 需要具有相当的反射率。
95.本实施例中，所述第一反射镜110的反射率大于或等于99.9％，所述第一 反射镜110的周期数大于或等于30，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98％，所述第二反射镜140的周期数大于 或等于11。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。
96.需要说明的是，本实施例中，所述第二反射镜140的反射率低于所述第 一反射镜110的反射率，因此所述第一反射镜110指向所述第二反射镜140 的方向与激光出射方向一致。而使所述第一反射镜110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。
97.所述有源结构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。
98.本发明一些实施例中，所述第一有源区121和所述第二有源区122a、122b 中至少一个为量子阱有源区，所述量子阱有源区包括势垒区和位于相邻势垒 区之间的势阱区。
99.所述第一有源区121和所述第二有源区122a、122b结构类似，因此所述 第一有源区121和所述第二有源区122a、122b的设置，不会增加有源结构的 结构复杂程度，无需单独分析及优化电阻、能带、扩散性、缺陷生成等因素， 能够大大降低应力平衡的有源结构设计的复杂度。
100.本实施例中，所述谐振腔为垂直腔面发射激光器的谐振腔。对于垂直腔 面发射激光器，为了提高量子阱有源区的增益，通常将量子阱结构设置在光 场驻波的波腹位置；为了进一步增强激光器的总体增益，实现高功率输出， 在多个波腹的位置分别设置一个或多个量子阱(quantum well or multiquantum wells，qw或mqws)。具体的，所述量子阱有源区包括多个量子 阱，本实施例中，所述有源结构中的第一有源区121和所述第二有源区122a、 122b中，每个有源区均为多个量子阱的结构。
101.需要说明的是，一个波腹位置的量子阱相当于一个pn结；所述有源结构 相当于多个pn结串联。n-p之间的势垒会使所述有源结构的电阻增大。为了 降低电阻，所述谐振腔还包括：隧穿层，所述隧穿层位于相邻有源区之间。
102.本实施例中，所述谐振腔包括位于所述第一有源区121和所述第二有源 区122a之间的第一隧穿层151以及位于所述第二有源区122a和第二有源区 122b之间的第二隧穿层152。
103.所以，相邻的所述第一有源区121和所述第二有源区122a之间、相邻的 所述第二有源区122a和所述第二有源区122b之间形成隧穿结(tunneljunction)，通过反向偏置的隧穿结，能够有效降低相邻有源区之间的连接电阻。
104.还需要说明的是，为了调整量子阱结构的位置以使其位于光场驻波的波 腹位置，所述谐振腔还包括：填空层，所述填空层位于相邻量子阱有源区之 间。本实施例中，所述谐振腔包括位于相邻有源区之间的第一填空层171和 第二填空层172，其中所述第一填空层171位于所述第一有源区121和第二有 源区122a之间，所述第二填空层172位于所述第二有源区122a和第二有源区 122b之间。
105.本发明一些实施例中，所述第一有源区121包括：过度补偿的量子阱 (over-compensated qw)，所述第二有源区122a、122b包括：压缩应变的量 子阱(compressive strain qw)。通过将第一有源区121和第二有源区122a、 122b的量子阱整体结构设置为不同的应变形式，能够在满足应力平衡的同时， 拓展量子阱材料的选择范围，避免工作波长限制，还能够保证势垒高度，提 高有源区增益。
106.本实施例中，第一有源区121的势阱区材料具有压缩应变，第一有源区 121的势垒区材料具有拉伸应变；第一有源区121的势垒区材料的拉伸应变的 应力大小大于第一有源区121势阱区材料的压缩应变的应力大小。由于所述 第一有源区121势垒区的拉伸应力大于第一有源区121势阱区的压缩应力， 从而使整个第一有源区121呈现拉伸应变的状态，因此称为过度补偿的量子 阱。对应于拉伸应力的积累，整体呈现拉伸应变的第一有源区121能够实现 对压缩应变进行一定的平衡，能够有效降低有源结构的应力累积；而且第一 有源区121势垒区更大的拉伸应变往往具有更高的势垒高度，相比于压缩应 变的势垒区，所构成的量子阱具有更强的量子约束效应，从而能够获得更大 的增益。
107.本实施例中，第二有源区122a、122b的势阱区材料具有压缩应变，第二 有源区122a、122b的势垒区材料具有压缩应变，第二有源区122a、122b势垒 区材料的压缩应变的应力大小小于第二有源区122a、122b的势阱区材料的压 缩应变的应力大小。具体的，所述第二有源区122a、122b的势垒区采用少量 压缩应力的材料。本发明另一些实施例中，第二有源区的势阱区材料具有压 缩应变，第二有源区的势垒区材料无应变。第二有源区的势垒区采用少量压 缩应力或没有应力的材料，第二有源区整体为压缩应变以获得更高的增益。
108.具体的，以gaas为衬底的谐振腔，基于所述谐振腔的工作波段，所述第 一有源区121的势阱区材料为ingaas、gaas、ingaasn、ingaasnsb中的一 种，所述第一有源区121的势垒区材料为gaasp、algaasp、algaasn、gaasn 中的一种；第二有源区122a、122b的势阱区材料为ingaas、gaas、ingaasn、 ingaasnsb中的一种，第二有源区122a、122b的势垒区材料为algaas或gaas。
109.需要说明的是，本实施例中，所述第一反射镜110的材料包括n型掺杂 离子；一个所述第一有源区121位于所述第一反射镜110表面。第一反射镜 110的材料具有压缩应变，因此在第一反射镜110的表面直接设置具有拉伸应 变的第一有源区121，能够使拉伸应变的第一有源区121平衡部分所述第一反 射镜110的压缩应变，以避免压缩应力积累。
110.此外，本发明一些实施例中，有源区具有相背的第一表面和第二表面， 所述第一表面指向第二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一表面上。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。
111.而且，本发明的一些实施例中，所述第一有源区朝向所述第二有源区的 表面上具有所述电流限制层。由于所述电流限制层的材料具有压缩应变，因 此所述第一有源区能够平衡部分电流限制层的压缩应变，而且所述电流限制 层是通过氧化的方式形成的，氧化会带来较强的压缩应变，在所述第一有源 区的表面形成所述电流限制层，还能够降低氧化过程对后续第二有源区的影 响，降低氧化过程影响第二有源区的压缩应变。
112.具体的，本实施例中，所述谐振腔包括三个电流限制层：第一电流限制 层、第二电流限制层以及第三电流限制层。由于本实施例中，所述第一反射 镜110的材料包括n型掺杂离子，第二反射镜140包括p型掺杂离子，所述 第二反射镜140指向第一反射镜110的方向与电流方向一致；因此所述第二 反射镜140指向第一反射镜110的方向与第一表面指向第二表面的方向一致， 有源区朝向所述第二反射镜140的表面为第一表面，有源区朝向所述第一反 射镜110的方向为第二表面。例如，第一有源区121朝向所述第二反射镜140 的表面为所述第一有源区121的第一表面1211，第一有源区121朝向所述第 一反射镜110的表面为所述第一有源区121的第二表面1212。所述第二有源 区122a、122b的第一表面和第二表面与所述第一有源区121的第一表面1211 和第二表面1212的设置顺序相一致，即朝向所述第二反射镜140的表面为第 一表面，朝向所述第一反射镜110的表面为第二表面，本发明在此不再赘述。 所以，所述第一电流限制层、所述第二电流限制层和所述第三电流限制层分 别位于所述第一有源区121的第一表面1211、所述第二有源区122a的第一表 面和所述第二有源区122b的第一表面。
113.此外，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5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5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所述第一有源区 121第一表面1211的第一半导体化合物131、所述第二有源区122a第一表面 的第二半导体化合物132和所述第二有源区122b第一表面的第三半导体化合 物133。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。
114.还需要说明的是，本发明的一些实施例中，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远离所述有源结构的一侧，或者所述 衬底100位于第二反射镜140远离所述有源结构的一侧。
115.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，所述衬底100位于所述第一反射镜110远离所述有源结构的一侧。因此 在形成所述谐振腔的过程中，提供衬底100之后，在所述衬底100上依次形 成所述第一反射镜110、所述有源结构以及所述第二反射镜140。
116.所述衬底的材料可以是n、p型掺杂的gaas、inp、gasb或insb中的一 种。具体的，所述衬底100为n型衬底，即所述衬底100的材料为n型掺杂 的半导体材料(例如n型掺杂的gaas、inp、gasb或insb中的一种)，所述 第一反射镜110包含的掺杂离子为n型离子，所述第二反射镜140包含的掺 杂离子为p型离子。由于n型掺杂的半导体材料的衬底工艺相对成熟、材料 质量相对较高，因此将所述衬底100的材料设置为n型掺杂的半导体材料(例 如n
型掺杂的gaas)的做法，能够为后续所述第一反射镜110、所述有源结 构以及所述第二反射镜140的生长提供良好的生长表面和工艺平台，能够有 效提高后续材料膜层的质量。
117.需要说明的是，本实施例中，所述衬底100为gaas衬底。本发明其他实 施例中，所述衬底也可以为其他半导体材料。当所述衬底为其他半导体材料 时，所述有源结构的材料可以根据所述衬底的材料进行选择以实现应力平衡。
118.需要说明的是，本实施例中，所述第一有源区121的数量为1个；所述 第二有源区数量为2个。但是本发明对第一有源区和第二有源区的数量并不 限定，本发明其他实施例中，所述第一有源区数量也可以是2-4个，所述第二 有源区的数量也可以是1-3个。例如，当第二有源区比第一有源区增益高时， 可以设置更多数量的第二有源区，以提高谐振腔的整体增益和输出功率。
119.还需要说明的是，本实施例中，所述衬底100上依次形成1个第一有源 区121和2个第二有源区122a、122b。但是这种设置方式仅为一示例。本发 明其他实施例中，所述第二有源区位于相邻第一有源区之间，例如，本发明 其他实施例中，所述衬底上可以依次形成按照第一有源区、第二有源区、第 一有源区的顺序排布的有源结构。
120.参考图6，示出了本发明谐振腔另一实施例的剖面结构示意图。
121.所述谐振腔包括：依次位于衬底200上的第一反射镜210、第一有源区 221、2个第二有源区222a、222b以及第二反射镜240；依次位于所述第一有 源区221和所述第二有源区222a之间的第一电流限制层231、第一填空层271 和第一隧穿层251；依次位于所述第二有源区222a和所述第二有源区222b之 间的第二电流限制层232、第二填空层272和第二隧穿层252；位于所述第二 有源区222b朝向所述第二反射镜240表面的第三电流限制层233。
122.本实施例与前一实施例相同之处，本发明再次不再赘述；如图6所示， 本实施例与前一实施例不同之处在于，本实施例中，所述谐振腔还包括：反 射层280，所述反射层位于所述有源结构内部。所述反射层280的设置能够调 节谐振腔有源结构中不同有源区的腔体损耗，从而能够平衡增益差，使所述 有源结构中两种有源区能够工作在适宜的条件下，能够进一步提高器件性能。
123.需要说明的是，本实施例中，有源区上还设置有电流限制层，具体的， 如图6所示，所述反射层280位于所述第一电流限制层231和所述第一有源 区221之间；本发明其他实施例中，所述反射层也可以设置在所述第一电流 限制层远离所述第一有源区的一侧，即所述第一电流限制层位于所述反射层 和所述第一有源区之间。
124.本发明一些实施例中，所述有源结构分为两部分，在沿光线传播方向的 直线上，两部分的有源结构分别位于所述反射层280的两侧。本实施例中， 所述反射层280位于相邻的第一有源区221和第二有源区222a之间，即所述 有源结构中的第一有源区221位于所述反射层280的一侧，所述有源结构中 一个或多个的第二有源区222a、222b位于所述反射层的另一侧。
125.如图6中，所述第一有源区221位于所述反射层280朝向所述第一反射 镜210的一侧，所述第二有源区222a、222b依次位于所述反射镜280朝向所 述第二反射镜240的一侧。
126.由于所述第一有源区221的材料和所述第二有源区222a、222b的材料应 变类型不同，量子阱结构的所述第一有源区221和所述第二有源区222a、222b 采用不同类型的结设计，不同结设计的量子阱的增益并不相同，所述反射层 280的设置，能够平衡不同结设计的
量子阱的增益差，能够进一步提高器件性 能。
127.下面详细解释反射层280平衡不同结设计量子阱增益差的作用。
128.对于所述有源结构而言，可以将每个有源区等效为一个谐振腔的腔体。 每个腔体中的光场强度i是由腔体增益和腔体损耗决定的，腔体增益越大，腔 体损耗越小，所对应谐振腔中的光场强度越大。
129.腔体损耗其中r1、r2分别为谐振腔腔体前后反射面的反 射率，具体的，r1表示出光面方向的反射面的反射率，r2表示非出光面方向 的反射面的反射率。
130.腔体损耗越小，对应的光线在谐振腔内的寿命(lifetime)越长，即光线 在射出谐振腔前，在腔体内由于反射来回传播的次数越多，经过有源区的次 数越多。光在有源区单位长度的能量增量正比于i
·
g，其中，i为谐振腔内光 场强度，损耗越大，光场强度越小；g为有源区增益。g越大，表示光线经过 有源区时增加的能量越大。
131.图7示出了不设置反射层的情况下图6所示实施例中谐振腔腔体内光场 强度的分布情况。其中，图中横坐标表示光场位置与谐振腔出光面之间的距 离，纵坐标为归一化的光场强度i。其中，横坐标仅截取所述有源结构附近的 区域。
132.如图7所示，如果不设置反射层，不同有源区均以所述第一反射镜和所 述第二反射镜为谐振腔的反射面，不同有源区所对应r1·
r2的值是相同的， 因此，每个有源区所等效的谐振腔的腔体损耗是相近的；所以在不同有源区 内光场强度分布大致为均匀的。
133.图8示出了图6所示实施例中谐振腔腔体内光场强度的分布情况，即示 出设置所述反射层后谐振腔腔体内的光场强度分布情况。其中，图中横坐标 表示光场位置与谐振腔出光面之间的距离(即图6中所述谐振腔远离所述衬 底200的表面与光场所在位置之间的距离)，纵坐标为归一化的光场强度i。 其中，横坐标仅截取所述有源结构附近的区域。
134.需要说明的是，图6所示的实施例中，靠近所述衬底200的第一反射镜 210为n型掺杂的分布式布拉格反射镜，远离所述衬底200的第二反射镜240 为p型掺杂的分布式布拉格反射镜。此外，光线沿所述第一反射镜210指向 所述第二反射镜240的方向出射，因此光线自所述第二反射镜240的方向出 射，即所述谐振腔为正面出光的谐振腔，所以，所述第一反射镜210的反射 率大于所述第二反射镜240的反射率。
135.结合参考图6和图8，所述反射层280位于所述第一有源区221和所述第 二有源区222a之间，所述反射层280与所述第一反射镜210、所述第二反射 镜240分别构成谐振腔。
136.对于所述第一有源区221而言，所述第一反射镜210为等效谐振腔的一 个反射面，所述反射层280和所述第二反射镜240为等效谐振腔的另一个反 射面。在所述第一有源区221内，被所述反射层反射的光线与被所述第二反 射镜240反射的光线相干增强。因此对于所述第一有源区221而言，背向激 光出射方向(即所述第二反射镜240指向所述第一反射镜210的方向)的总 和反射率增大，沿激光出射方向(即所述第一反射镜210指向所述第二反射 镜240的方向)的反射率不变，即所述反射层280的设置，可以显著增大等 效谐振腔所对应的r1值，同时r2基本保持不变，因此能够显著提高所述第一 有源区221中r1·
r2的值，从而可以显著抑制所述第一有源区221所等效的 谐振腔的腔体损耗，所以如图8中圈390内所述，所述第一有源区221内光 场强度明显增大。
137.另一方面，由于所述反射层280与所述第一反射镜210之间的距离和所 述反射层
280与所述第二反射镜240之间的距离不同，因此光被所述第一反 射镜210和所述反射层280反射的相位差与光被所述第二反射镜240和所述 反射层280反射的相位差不同，因此所述反射层无法同时使两侧的有源区内 光线均实现相干增强。所以在所述第一有源区221内光线相干增强的时候， 所述第二有源区222、223内光线则无法相干增强，而且对于所述第二有源区 222a、222b而言，所述第二反射镜240为等效谐振腔的一个反射面，所述反 射层280和所述第一反射镜210为等效谐振腔的另一个反射面，其中，所述 第一反射镜210的反射率相对较高，因此所述反射层280的设置，对等效谐 振腔反射面的反射率r2值的影响较小，对所述第二有源区222a、222b所等效 的谐振腔的腔体损耗影响较小，所以如图8中所示，所述第二有源区222a、 222b内光场强度变化不大。
138.由此可见，所述有源结构分为沿光线传播方向的直线上分别位于所述反 射层两侧的两部分时，所述反射层280的设置，能够降低远离出光面一侧部 分有源结构的等效谐振腔腔体损耗，从而增大该部分光场强度，进而能实现 补偿不同结设计量子阱导致的增益差。
139.本发明一些实施例中，所述反射层280材料的折射率与所述第一有源区 221材料的折射率不相同，且所述反射层280材料的折射率与所述第二有源区 222a、222b材料的折射率不相同，因此所述反射层280能够与相邻接的材料 膜层形成分布式布拉格反射镜结构。
140.本发明一些实施例中，所述反射层280为分布式布拉格反射镜，即所述 反射层280可以是一个或多个周期的布拉格反射镜。由于第一反射镜210和 第二反射镜240一般是布拉格反射镜，将所述反射层280设置为相同的布拉 格反射镜，无需引入额外的结构，从而能够降低引入反射层对结构复杂度的 影响。
141.具体的，本实施例中，所述反射层280为叠层结构，所述反射层280包 括第一反射子层(图中未标示)和第二反射子层(图中未标示)，所述第一反 射子层的折射率与所述第二反射子层的折射率不相等。通过加入高折射率或 低折射率的第一反射子层和第二反射子层，在所述反射层280中形成一定反 射率的界面，并且通过调节第一反射子层的厚度和第二反射子层的厚度，来 调整前后反射光的相位差，从而调整所述反射层280总体的反射率。
142.本发明一些实施例中，所述反射层包括多个第一反射子层和多个第一反 射子层，所述第一反射子层和所述第二反射子层交替设置，即所述多个第一 反射子层和所述多个第一反射子层交替设置，以调整所述反射层整体反射率 大小。
143.一个所述第一反射子层与一个所述第二反射子层构成一个周期，当一个 周期内每个材料层对应有源区发出的光的光程均为λ/4，即所述第一反射子层 与所述第二反射子层均产生λ/4的光程时，能够获得相对较大的反射率；当 一个周期内不同材料层产生的光程偏离λ/4，即所述第一反射子层与所述第二 反射子层不同时产生λ/4的光程时，能够获得相对较小的反射率。此外，还 可以通过增减周期数量，或改变两个子层的材料改变子层间折射率差，来调 整所述反射层整体反射率的大小。
144.通过改变所述第一反射子层和所述第二反射子层的厚度比例、抑或增加 或减少周期数(pair数)来调节所述反射层280整体的反射率。
145.本实施例中，实际所需光场强度增大量较小，因此所述反射层被设置为 一个λ/4
光程的低折射率层(half pair dbr)。所述反射层与相邻接的材料膜 层构成类似分布式布拉格反射镜的结构。
146.如图8所示，加入反射层后，远离出光面一侧部分有源结构位置的光场 强度相对于靠近出光面一侧部分有源结构位置的光场强度的增大量d1约为 0.83单位。
147.参考图9，示出了本发明谐振腔又一个实施例中腔体内光场强度的分布情 况。
148.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，实际所需光场强度增大量相较于前一 实施例来说更小，因此主要通过改变反射层的厚度调节所述反射层的反射率， 例如通过降低所述反射层的厚度，使反射层的光程小于λ/4，以降低反射层的 反射率，从而获得更小的光场增大量。所以，本实施例中，所述反射层被设 置为厚度小于λ/4光程的低折射率层。
149.如图9所示，横坐标表示光场位置与谐振腔出光面之间的距离，纵坐标 表示归一化的光场强度i。其中，横坐标仅截取所述有源结构附近的区域。从 图中可以看到，加入反射层后，远离出光面一侧部分有源结构位置的光场强 度相对于靠近出光面一侧部分有源结构位置的光场强度的增大量d2约为0.64 单位。
150.参考图10，示出了本发明谐振腔又一个实施例中腔体内光场强度的分布 情况。
151.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，实际所需光场强度增大量相较于前述 实施例来说更大，因此主要通过改变反射层周期数(即pair数)调节所述反 射层的反射率，例如通过在低折射率层之后增加一个高折射率层，从而构成 一个完整的周期(dbr pair)。所以，本实施例中，所述反射层被设置为只具 有一个周期的分布式布拉格反射镜。
152.如图10所示，横坐标表示光场位置与谐振腔出光面之间的距离，纵坐标 表示归一化的光场强度i。其中，横坐标仅截取所述有源结构附近的区域。从 图中可以看到，加入反射层后，远离出光面一侧部分有源结构位置的光场强 度相对于靠近出光面一侧部分有源结构位置的光场强度的增大量d3约为1.30 单位。
153.综上，比较图8～10，可以知道，所述反射层的反射率越高，经过反射镜 和反射层反射的光相位匹配获得相干增强部分有源结构位置的光场强度与相 位不匹配部分有源结构位置的光场强度的差距越大。因此通过不同厚度反射 层的设置，调节有源结构发出的光被反射镜和反射部反射的光之间的相位匹 配程度，可以获得任意光场强度的差值。
154.所以通过反射层的设计，并将反射层设置在相邻的第一有源区221和第 二有源区222a之间，能够在第一有源区221的增益低于第二有源区222a和 222b的情况下，弥补所述第一有源区221较低的增益，从而使得所述第一有 源区221和所述第二有源区222a、222b都能工作在适宜的条件下。通常情况 而言，低增益值的区域需要设置较大的光场强度，以减小器件阈值电流、抑 制有源区发热。所以通过所述反射层的设置和实际，能够对不同有源区工作 条件进行分别优化，实现减小阈值电流、提高高温条件下工作状态的目的。
155.还需要说明的是，所述反射层增强远离出光面一侧有源结构位置光场强 度的做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述反射层也可以增强靠近出 光面一侧有源结构位置的光场强度。
[0156][0157]
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，所述反射层设置的位置能够使被所述 反射层反射的光线与被所述第一反射镜反射的光线相干增强，因此靠近出光 面一侧的有源结构内，朝向激光出射方向的总反射率增大，沿激光出射方向 的反射率不变，从而使得靠近出光面一侧有源结构内的腔体损耗减小；所以 本实施例中，所述反射层的设置能够增强靠近出光面一侧有源结构位置处的 光场强度。
[0158]
所以如图11所示，横坐标表示光场位置与谐振腔出光面之间的距离，纵 坐标表示归一化的光场强度i。其中，横坐标仅截取所述有源结构附近的区域。 从图中可以看到，与远离出光面一侧的有源结构相比，靠近出光面一侧有源 结构内的光场强度明显增强。
[0159]
其他方式说明：可以改变反射层材料来改变折射率差值，从而改变反射 层的反射率；调节反射层材料(某元素组分)改变渐变层宽度，渐变层越宽， 反射率越小。
[0160]
综上所述，所述反射层的设置，能够抑制部分有源结构的损耗，增强部 分有源结构的增益，从而起到平衡不同结设计量子阱增益差的作用；通过所 述反射层材料、位置、厚度、层数的设置，调整有源结构中不同位置增益差 以达到平衡的位置。相应的，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；第二电极。
[0161]
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。
[0162]
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 261；第二电极262。
[0163]
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。
[0164]
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。
[0165]
所述谐振腔(图中未标示)为本发明的谐振腔。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。
[0166]
所述第一电极和所述第二电极实现所述谐振腔与外部电路的连接。
[0167]
本实施例中，所述第一电极261位于所述第一反射镜210远离所述有源 结构的一侧，所述第一电极位261于所述衬底200的表面，所述第一电极261 通过所述衬底200以及所述第一反射镜210实现与所述有源结构的电连接； 所述第二电极262位于所述第二反射镜240远离所述有源结构一侧的表面， 所述第二电极262通过所述第二反射镜240实现与所述有源结构的电连接。
[0168]
本实施例中，所述第一反射镜210指向第二反射镜240的方向与激光出 射方向一致，因此所述第二电极262包括窗口(图中未标示)，沿激光传播方 向，所述窗口贯穿所述第二电极262。所述窗口用以实现激光的出射。
[0169]
本实施例中，所述第一反射镜210指向第二反射镜240的方向与激光出 射方向一致，所述第一反射镜210和所述第二反射镜240依次位于所述衬底 200上，因此所述激光单元为正面发光的激光单元。
[0170]
本发明其他实施例中，所述激光单元也可以是背面发光的激光单元。
[0171]
参考图11，示出了本发明激光单元另一实施例的剖面结构示意图。
[0172]
所述激光单元包括：谐振腔。
[0173]
所述谐振腔为本发明的谐振腔，具体包括依次位于所述衬底300上的第 一反射镜310、有源结构、第二反射镜340；其中所述有源结构包括依次位于 所述第一反射镜310上的
1个第一有源区321和2个第二有源区322a、322b； 所述第一有源区321和所述第二有源区322a之间依次设置有第一电流限制层 331、第一填空层371和第一隧穿层351；所述第二有源区322a和所述第二有 源区322b之间依次设置有第二电流限制层332、第二填空层372和第二隧穿 层352；所述第二有源区322b和所述第二反射镜340之间设置有第三电流限 制层333。
[0174]
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。
[0175]
本实施例与前述实施例相同之处，本发明再次不再赘述；本实施例与前 述实施例不同之处在于，本实施例中，所述激光单元为背面发光的激光单元， 即所述激光单元所产生的激光从所述衬底300一侧发出，激光出射方向与所 述第二反射镜340指向所述第一反射镜310的方向一致。
[0176]
所以，所述第一电极361位于所述第一反射镜310远离所述有源结构的 一侧，所述第一电极361位于所述衬底300表面；所述第二电极362位于所 述第二反射镜340远离所述有源结构一侧的表面。其中，所述衬底300表面
[0177]
本实施例中，在所述衬底300上率先形成具有拉伸应变的第一有源区321， 在所述第一有源区321上再形成具有压缩应变的第二有源区322a、322b，从 而能够平衡形成第一反射镜310和所述第一电流限制层所产生的压缩应变， 进而达到提高所述第二有源区322a、322b质量的目的。
[0178]
在背面发光的激光单元中没有设置反射层的做法仅为一示例，本发明其 他实施例中，背面发光的激光单元中也可以设置反射层。
[0179]
参考图12，示出了本发明激光单元再一实施例的剖面结构示意图。
[0180]
所述激光单元包括：谐振腔。
[0181]
所述谐振腔为本发明的谐振腔，具体包括依次位于所述衬底400上的第 一反射镜410、有源结构、第二反射镜440；其中所述有源结构包括依次位于 所述第一反射镜410上的1个第一有源区421和2个第二有源区422a、422b； 所述第一有源区421和所述第二有源区422a之间依次设置有第一电流限制层 431、第一填空层471和第一隧穿层451；所述第二有源区422a和所述第二有 源区422b之间依次设置有第二电流限制层432、第二填空层472和第二隧穿 层452；所述第二有源区422b和所述第二反射镜440之间设置有第三电流限 制层433。
[0182]
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。
[0183]
本实施例中，所述激光单元为背面发光的激光单元，即所述激光单元所 产生的激光从所述衬底400一侧发出，激光出射方向与所述第二反射镜440 指向所述第一反射镜410的方向一致。
[0184]
本实施例与前述实施例相同之处，本发明再次不再赘述；本实施例与前 述实施例不同之处在于，本实施例中，所述第一有源区421中，势垒区材料 的拉伸应力非常大，使得所述第一有源区421的增益大于所述第二有源区422a、 422b的增益，因此在有源结构中，所述第一有源区421和所述第二有源区422a 之间设置所述反射层480，使第二有源区422a和422b的光被第一反射镜410、 第二反射镜440和反射层480反射后可以实现相干增强，而第
一有源区421 的光无法相干增强，以减小所述第一有源区421位置的光场强度，从而实现 有源结构中不同有源区能量增益的平衡。
[0185]
如图12所示，本发明的一些实施例中，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； 而且所述第一反射镜410延伸至所述延伸区402；所述第一电极461与所述延 伸区402的第一反射镜410相接触。所述第一电极461通过所述第一反射镜 410实现与所述有源结构的电连接。
[0186]
具体的，本实施例中，所述第一电极461位于所述延伸区402的第一反 射镜410朝向第二反射镜440的表面。将所述第一电极461设置于所述延伸 区402的第一反射镜410朝向第二反射镜440表面的做法，能够使所述第一 电极461和所述第二电极462朝向同一侧，从而能够为后续共面电极的制作 提供良好的基础，有利于降低所述激光单元的封装难度，提高封装质量。
[0187]
此外，本发明还提供一种激光器，具体包括：激光单元，所述激光单元 为本发明的激光单元。
[0188]
由于所述激光单元为本发明的激光单元，因此，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。
[0189]
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。
[0190]
所述激光器内，激光单元中，谐振腔的有源结构包括第一有源区和第二 有源区，其中第一有源区的材料具有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有 压缩应变。有拉伸应变的第一有源区能够释放第二有源区引入的压缩应力， 防止应力积累，避免应力释放；因此所述第一有源区和所述第二有源区的设 置，能够在保证有源结构增益的同时，实现应力平衡，抑制结构缺陷产生， 有利于提高谐振腔质量，有利于提高外量子效率和功率，有利于提高器件可 靠性。
[0191]
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。
[0192]
由于本发明激光器的谐振腔能够在保证有源结构增益的同时，实现应力 平衡，抑制结构缺陷产生，因此所述谐振腔具有高质量、高外量子效率和功 率以及高可靠性；因此采用本发明的激光器作为所述激光雷达的光源，能够 有效提高光源的质量、功率和可靠性，能够有效拓展激光雷达的探测距离， 保证激光雷达的探测精度，提高激光雷达的可靠性。
[0193]
综上，本发明谐振腔中，所述有源结构包括第一有源区和第二有源区， 其中第一有源区的材料具有拉伸应变，所述第二有源区的材料具有压缩应变。 具有压缩应力的第二有源区具有更高的增益，能够调控带隙以调节工作波段， 有拉伸应变的第一有源区能够释放第二有源区引入的压缩应力，防止应力积 累，避免应力释放；因此所述第一有源区和所述第二有源区的设置，能够在 保证有源结构增益的同时，实现应力平衡，抑制结构缺陷产生，有利于提高 谐振腔质量，有利于提高外量子效率和功率，有利于提高器件可靠性。
[0194]
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。