单模垂直腔面发射激光器芯片

1.本技术涉及芯片技术领域，尤其涉及一种单模垂直腔面发射激光器芯片。


背景技术：

2.对于垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser， vcsel)，自1996年投入商用以来，已经在很多领域中如光通信、信息读取、三维成像、激光雷达等获得广泛应用。各种各样的垂直腔面发射激光器因其具有体积小、圆形输出光斑、阈值电流低、功耗小、成本低廉且易于阵列集成等优点已经渗透到各行各业的生产中，为人们的生活进步与社会发展起到了巨大作用。
3.在现有技术中，垂直腔面发射激光器芯片所采用的结构为上下两个分布式布拉格反射镜(distributed bragg relection，dbr)夹持着包含量子阱或量子点有源区的光学腔构成了垂直方向的谐振腔，在该光学腔中通过湿法氧化工艺构成电流注入限制窗口，由于电流注入限制窗口内半导体材料折射率大于其周围绝缘材料的折射率，在垂直腔面发射激光器结构中，该电流注入限制窗口对应的纵向区域的等效折射率也大于其周围绝缘材料对应的纵向区域的等效折射率，相当于在水平方向上构成了一个等效的横向分布光学波导，但由于这一等效横向光学波导的光场限制能力较强，使得垂直腔面发射激光器芯片的基横模和高阶横模都与电流注入限制窗口决定的垂直腔面发射激光器芯片的增益区有效匹配，因而基横模和高阶横模均获得了相当的光增益，导致垂直腔面发射激光器芯片工作时是多模输出，在光信号传输时会引入很大的模式色散，同时垂直腔面发射激光器的出射光场光相位面变化复杂，不利于三维成像的识别。
4.因此需要优化垂直腔面发射激光器芯片结构，使其可以稳定维持单模工作状态。


技术实现要素：

5.本技术提供一种单模垂直腔面发射激光器芯片及包含其的激光器，用以解决现有技术中垂直腔面发射激光器工作在多模状态下，导致在光信号传输时会引入很大的模式色散，出射光场光相位面变化复杂，不利于三维成像的识别的缺陷，实现垂直腔面发射激光器稳定维持单模工作状态的效果。
6.本技术提供一种单模垂直腔面发射激光器芯片，包括：
7.依次设置的芯片衬底1、缓冲层2、芯片底镜结构3、光学腔4 以及芯片顶镜结构5；
8.沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，光学腔4依次设有第一包层41、有源区层42、第二包层43以及电流限制层44；
9.电流限制层44包括绝缘材料部分以及半导体材料部分，绝缘材料部分将半导体材料部分包围，半导体材料部分的直径小于预设直径阈值；
10.芯片底镜结构3设有第一反射镜层31，芯片顶镜结构5设有第四反射镜层53；
11.单模垂直腔面发射激光器芯片至少满足以下条件之一：
12.芯片底镜结构3中，沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在第一反射镜层31与第
一包层41之间依次设有第一腔层32以及第二反射镜层33；
13.以及
14.芯片顶镜结构5中，沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在电流限制层44与第四反射镜层53之间依次设有第三反射镜层51以及第二腔层52。
15.在一个实施例中，芯片底镜结构3还设有第五反射镜层34以及第三腔层35；
16.第五反射镜层34、第三腔层35以及第一反射镜层31沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置。
17.在一个实施例中，芯片顶镜结构5还设有第六反射镜层54以及第四腔层55；
18.第四反射镜层53、第四腔层55以及第六反射镜层54沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置。
19.在一个实施例中，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层54的组成材料为iii-v族半导体材料。
20.在一个实施例中，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层 54的组成材料为介质膜材料。
21.在一个实施例中，第二反射镜层33、第三反射镜层51、第五反射镜层34以及第六反射镜层54的材料膜层数小于第一层数阈值，第一反射镜层31以及第四反射镜层53的材料膜层数大于第二层数阈值，第二层数阈值大于第一层数阈值，且第一层数阈值大于零。
22.在一个实施例中，第一反射镜层31以及第四反射镜层53的反射谱中心波长为第一预设波长；
23.第二反射镜层33以及第五反射镜层34的反射谱中心波长为第二预设波长；
24.第三反射镜层51以及第六反射镜层54的反射谱中心波长为第三预设波长；
25.第一预设波长、第二预设波长以及第三预设波长均大于零。
26.在一个实施例中，电流限制层44的绝缘材料部分为通过湿法氧化工艺将高al组分的iii-v族半导体材料层进行氧化后得到的氧化铝绝缘材料；
27.电流限制层44的半导体材料部分为iii-v族半导体材料层未进行氧化的剩余材料；
28.高al组分的iii-v族半导体材料层为al组分大于90％的iii-v 族半导体材料层。
29.在一个实施例中，光学腔4还设有第三包层45；
30.第一包层41、有源区层42、第二包层43、电流限制层44、第三包层45以及第三反射镜层51沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置；
31.第一包层41、有源区层42、第二包层43、电流限制层44以及第三包层45的组成材料为iii-v族半导体材料；
32.有源区层42为量子阱有源区层以及量子点有源区层中的其中一种。
33.在一个实施例中，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层 54的反射镜结构为分布布拉格反射镜结构、亚波长光栅反射镜结构以及光子晶体反射镜结构之中的任意一种。
34.本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片，通过依次设置芯片衬底、缓冲层、芯片底镜结构、光学腔以及芯片顶镜结构，且沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向上，光学腔依次设有第一包层、有源区层、第二包层以及电流限制层，芯片底镜结构设有第一反射镜层，
芯片顶镜结构设有第四反射镜层，单模垂直腔面发射激光器芯片还要至少满足以下条件之一：芯片底镜结构中，沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向，在第一反射镜层与第一包层之间依次设有第一腔层以及第二反射镜层，以及芯片顶镜结构中，沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向，在电流限制层与第四反射镜层之间依次设有第三反射镜层以及第二腔层，优化了垂直腔面发射激光器的芯片顶镜结构以及芯片底镜结构，在芯片结构中强化了芯片垂直方向上纵向分布的等效光波导效应，该纵向分布的等效光波导能够引导单模垂直腔面发射激光器芯片的激射光波在水平方向上的传播，从而拓展了单模垂直腔面发射激光器芯片的基横模和高阶横模在水平方向上的光场分布，并使得其高阶横模的光场分布远大于基横模，进而在电流限制层中，通过绝缘材料部分将半导体材料部分包围，从而形成电流注入限制窗口，且半导体材料部分的直径小于预设直径阈值，从而达到限制垂直腔面发射激光器的电流注入限制窗口的电流注入孔径的效果，并使得基横模的光场分布与限制于电流注入限制窗口之下的有源区层中的光增益区匹配，同时使得高阶横模的光场分布远大于限制于电流注入限制窗口之下的有源区层中的光增益区，能够有效抑制高阶横模的增益，从而使得高阶横模的增益远小于基横模的增益，限制高阶横模的产生，确保垂直腔面发射激光器芯片稳定维持单模工作状态。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的结构示意图；
37.图2是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第一单模工作特性效果图；
38.图3是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第二单模工作特性效果图；
39.图4是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第三单模工作特性效果图。
40.附图标记：
41.1：芯片衬底；2：缓冲层；3：芯片底镜结构；31：第一反射镜层；32：第一腔层；33：第二反射镜层；34：第五反射镜层；35：第三腔层；4：光学腔；41：第一包层；42：有源区层；43：第二包层； 44电流限制层；45：第三包层；5：芯片顶镜结构；51：第三反射镜层；52第二腔层；53：第四反射镜层；55：第四腔层；54：第六反射镜层；6：欧姆接触层。
具体实施方式
42.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.图1是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的结构示意图。参阅图1，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
44.依次设置的芯片衬底1、缓冲层2、芯片底镜结构3、光学腔4 以及芯片顶镜结构5，
衬底是具有特定晶面和适当电学，光学和机械特性的用于生长外延层的洁净单晶薄片，沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，光学腔4依次设有第一包层41、有源区层42、第二包层43以及电流限制层44，芯片底镜结构3设有第一反射镜层31，芯片顶镜结构5设有第四反射镜层53，其中，第一反射镜层31以及第四反射镜层53为主反射镜层，而电流限制层44包括绝缘材料部分以及半导体材料部分，绝缘材料部分将半导体材料部分包围，从而形成电流注入限制窗口，半导体材料部分的直径小于预设直径阈值，从而达到限制垂直腔面发射激光器的电流注入限制窗口的电流注入孔径的效果。可以理解的是，半导体材料部分即是电流注入限制窗口，其可以视为电流限制层44的中心圆点，其外围包围着绝缘材料部分，而且半导体材料部分的直径范围受到了限制，在本技术实施例中，预设直径阈值可以设置为小于或等于10微米的任意值，优选的，预设直径阈值可以设置为10微米，在实际应用中，预设直径阈值的设置方式是多样的，需根据实际应用情况进行设定，此处不作唯一限定。
45.单模垂直腔面发射激光器芯片至少满足以下条件之一：芯片底镜结构中，沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在第一反射镜层 31与第一包层41之间依次设有第一腔层32以及第二反射镜层33，以及芯片顶镜结构中，沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在电流限制层44与第四反射镜层53之间依次设有第三反射镜层51以及第二腔层52。采用多层反射镜层和多层腔层的芯片底镜结构3以及芯片顶镜结构5，芯片结构中强化了垂直方向上的纵向分布的等效光波导，该纵向分布的等效光波导能够引导单模垂直腔面发射激光器芯片的激射光在水平方向上传播，从而拓展了单模垂直腔面发射激光器芯片的基横模和高阶横模在水平方向上的光场分布，并使得其高阶横模的光场分布远大于基横模，配合电流限制层的电流注入限制窗口对有源区层中光增益区的限制，可以有效的限制垂直腔面发射激光器芯片的高阶横模的增益，从而抑制高阶横模的产生。
46.从上述实施例中可以看出以下有益效果：
47.通过依次设置芯片衬底、缓冲层、芯片底镜结构、光学腔以及芯片顶镜结构，且沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向上，光学腔依次设有第一包层、有源区层、第二包层以及电流限制层，芯片底镜结构设有第一反射镜层，芯片顶镜结构设有第四反射镜层，单模垂直腔面发射激光器芯片还要至少满足以下条件之一：芯片底镜结构中，沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向，在第一反射镜层与第一包层之间依次设有第一腔层以及第二反射镜层，以及芯片顶镜结构中，沿芯片衬底至芯片顶镜结构的方向，在电流限制层与第四反射镜层之间依次设有第三反射镜层以及第二腔层，优化了垂直腔面发射激光器的芯片顶镜结构以及芯片底镜结构，在芯片结构中强化了芯片垂直方向上纵向分布的等效光波导效应，该纵向分布的等效光波导能够引导单模垂直腔面发射激光器芯片的激射光波在水平方向上的传播，从而拓展了单模垂直腔面发射激光器芯片的基横模和高阶横模在水平方向上的光场分布，并使得其高阶横模的光场分布远大于基横模，进而在电流限制层中，通过绝缘材料部分将半导体材料部分包围，从而形成电流注入限制窗口，且半导体材料部分的直径小于预设直径阈值，从而达到限制垂直腔面发射激光器的电流注入限制窗口的电流注入孔径的效果，并使得基横模的光场分布与限制于电流注入限制窗口之下的有源区层中的光增益区匹配，同时使得高阶横模的光场分布远大于限制于电流注入限制窗口之下的有源区层中的光增益区，能够有效抑制高阶横模的增益，从而使得高阶横模的增益小于基横模的增益，限制高阶横模的产生，确保垂直腔面发射激光器芯片稳定维持单模工作状态。
48.为了便于理解，以下提供了单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例来进行说明，在实际应用中，会对单模垂直腔面发射激光器芯片进行进一步设计，参阅图1，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
49.芯片底镜结构3还设有第五反射镜层34以及第三腔层35，第五反射镜层34、第三腔层35以及第一反射镜层31沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置。芯片顶镜结构5还设有第六反射镜层 54以及第四腔层55，第四反射镜层53、第四腔层55以及第六反射镜层54沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置。即在缓冲层2之上还增设了第五反射镜层34以及第三腔层35，以及在第四反射镜层53之上还增设了第四腔层55以及第六反射镜层54，进一步优化芯片底镜结构3以及芯片顶镜结构5的组成结构，提升垂直方向上的纵向分布的等效光波导的质量。
50.在本技术实施例中，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层 54的组成材料为iii-v族半导体材料，其中iii-v族半导体材料包括但不限于algaas、gaas、gan、ingan、ingaas、gap、ingap、algap、 ingaalp、ingaasp、ingaasn或ingaalas等材料，在实际应用中，需根据实际应用情况选择合适的iii-v族半导体材料，此处不作唯一限定。
51.另外，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层54的组成材料还可以为介质膜材料，其中，介质膜材料包括但不限于sio2、sin4、 sinox、mgf、al2o3等材料。在实际应用中，需根据实际应用情况选择合适的介质膜材料，此处不作唯一限定。
52.可以理解的是，在实际应用中，在第六反射镜层54之上还会设有欧姆接触层6，若芯片底镜结构3的所有反射镜层以及芯片顶镜结构5的所有反射镜层均由iii-v族半导体材料组成时，单模垂直腔面发射激光器芯片的电极可以分别设置在最顶端的欧姆接触层6以及芯片衬底1底面或者缓冲层2上，而当电极需要设置在缓冲层2上时，需要通过湿法或干法刻蚀工艺将缓冲层2腐蚀曝露出来以方便电极的制作。若芯片底镜结构3的所有反射镜层以及芯片顶镜结构5的所有反射镜层由介质膜材料组成时，单模垂直腔面发射激光器芯片的电极可以分别设置在第一包层41和第二包层43上。
53.在本技术实施例中，对各个反射镜层的厚度也进行了优化，具体地，第二反射镜层33、第三反射镜层51、第五反射镜层34以及第六反射镜层54的材料膜层数小于第一层数阈值，第一反射镜层31以及第四反射镜层53的材料膜层数大于第二层数阈值，第二层数阈值大于第一层数阈值，且第一层数阈值大于零，其中，第一层数阈值可以设置为4层，而第二层数阈值可以设置为20层，在实际应用中，第一层数阈值以及第二层数阈值的设定方式是多样的，需根据实际应用情况进行设定，此处不作唯一限定。
54.在本技术实施例中，对各个反射镜层的反射谱中心波长也进行了优化，其中，第一反射镜层31以及第四反射镜层53的反射谱中心波长为第一预设波长，第二反射镜层33以及第五反射镜层34的反射谱中心波长为第二预设波长，第三反射镜层51以及第六反射镜层54的反射谱中心波长为第三预设波长，特别地，可以是第二预设波长和第三预设波长中至少一个与第一预设波长相等，即第二预设波长等于第一预设波长，或者第三预设波长等于第一预设波长，或者第二预设波长等于第三预设波长等于第一预设波长，也可以是第一预设波长、第二预设波长和第三预设波长之间不相等，需根据实际应用情况而定，此处不作唯一
限定。但是如果第一腔层光学厚度等于四分之一第一预设波长，则第二预设波长必不等于第一预设波长；如果第二腔层光学厚度等于四分之一第一预设波长，则第三预设波长必不等于第一预设波长。
55.另外，在电流限制层44中，绝缘材料部分为通过湿法氧化工艺将高al组分的iii-v族半导体材料层进行氧化后得到的氧化铝绝缘材料，其中，高al组分的iii-v族半导体材料层为al组分大于90％的 iii-v族半导体材料层。可以理解的是，半导体材料部分即为iii-v族半导体材料层未进行氧化的剩余材料，该半导体材料部分即可视为电流限制层的电流注入限制窗口。由于氧化铝绝缘材料的折射率小于如 algaas的iii-v族半导体材料，因而在垂直腔面发射激光器结构中，该电流注入限制窗口对应的纵向区域的等效折射率大于其周围绝缘材料对应的纵向区域的等效折射率，就相当于在水平方向上构成了一个等效的横向分布光学波导，限制垂直腔面发射激光器芯片的横模光场分布，并使其与垂直腔面发射激光器芯片的光增益区有效匹配，光增益区即是在这一电流注入限制窗口下由其孔径所限制的量子阱或量子点有源区层，从而实现光增益效果。
56.在本技术实施例中，光学腔4还设有第三包层45，第一包层41、有源区层42、第二包层43、电流限制层44、第三包层45以及第三反射镜层51沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向依次设置，且第一包层41、有源区层42、第二包层43、电流限制层44以及第三包层45的组成材料为iii-v族半导体材料，其中，有源区层42为量子阱有源区层以及量子点有源区层中的其中一种。
57.在本技术实施例中，第一反射镜层31、第二反射镜层33、第三反射镜层51、第四反射镜层53、第五反射镜层34以及第六反射镜层 54的反射镜结构为分布布拉格反射镜结构、亚波长光栅反射镜结构以及光子晶体反射镜结构之中的任意一种。
58.从上述实施例中可以看出以下有益效果：
59.通过进一步优化芯片底镜结构3以及芯片顶镜结构5的组成结构，对各个反射镜层的厚度的设定进行优化，并且对各个反射镜层的反射谱中心波长的设定进行优化，配合电流限制层的电流注入限制窗口的电流注入孔径能够有效的限制垂直腔面发射激光器芯片的高阶横模的增益，从而抑制高阶横模的产生，从而使得垂直腔面发射激光器芯片稳定维持单模工作状态，进而得以提升应用相关垂直腔面发射激光器芯片的器件的光通信链路及三维成像系统的性能。
60.为了便于理解，以下提供了单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例来进行说明，在实际应用中，单模垂直腔面发射激光器芯片能够实现峰值波长为853.8nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性。
61.图2是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第一单模工作特性效果图，请参阅图1和图2，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
62.由于沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在第一反射镜层 31与第一包层41之间依次设有第一腔层32以及第二反射镜层33，以及沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在电流限制层44与第四反射镜层53之间依次设有第三反射镜层51以及第二腔层52，这两者条件满足至少一个即可以，下面以沿芯片衬底1至芯片顶镜结构 5的方向，在电流限制层44与第四反射镜层53之间依次设有第三反射镜层51以及第二腔层52为例进行举例说明：
63.芯片衬底1为n型掺杂的gaas，缓冲层2为n型掺杂的gaas，第一反射镜层31为四十
对由al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as材料构成的分布布拉格反射镜，其中心波长为850nm；第一包层41的组成材料为algaas，厚度90nm；有源区层42为三对gaas/algaas量子阱；第二包层43的组成材料为algaas，厚度为60nm；电流限制层44 是厚度为30nm的al0.96ga0.04as材料层，其中的电流注入孔径为6 微米；第三包层45的组成材料为algaas，厚度为30nm；第三反射镜层51为由三对al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为805nm；第二腔层52为112nm厚的algaas 材料；第四反射镜层53为二十五对由al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as 材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为850nm；欧姆接触层6为 50nm厚的gaas材料。在本实施例中芯片电极为位于欧姆接触层6 上的环形电极和位于芯片衬底1的底面的底电极。
64.而沿芯片衬底1至芯片顶镜结构5的方向，在第一反射镜层31 与第一包层41之间依次设有第一腔层32以及第二反射镜层33之时，可以去掉也可以保留第三反射镜层51以及第二腔层52，具体地，第一腔层32的组成材料为al0.15ga0.85，厚度为69nm；第二反射镜层 33为三对由al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as材料构成的分布布拉格反射镜，其中心波长为805nm。可以理解的是，需根据实际应用情况进行设定，此处不作唯一限定。
65.在本实施例中，还可以增加第五反射镜层34、第三腔层35、第六反射镜层54以及第四腔层55来提升垂直腔面发射激光器芯片的工作性能，其中，第五反射镜层34为四对由 al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as材料构成的分布布拉格反射镜，其中心波长为805nm；第三腔层35的组成材料为al0.15g0.85as，厚度为 185nm；第四腔层55为125nm厚的algaas材料；第六反射镜层54 为两对由al0.9ga0.1as/al0.15g0.85as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为805nm。可以理解的是，需根据实际应用情况确定是否增加第五反射镜层34、第三腔层35、第六反射镜层54以及第四腔层55，此处不作唯一限定。
66.如图2所示，单模垂直腔面发射激光器芯片在上述构成方式的情况下，能够实现峰值波长为853.8nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性，但上述构成方式仅为示例性的，在实际应用中，需根据实际应用情况确定合适构成方式，此处不作唯一限定，以提升应用相关垂直腔面发射激光器芯片的器件的光通信链路及三维成像系统的性能。
67.为了便于理解，以下提供了单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例来进行说明，在实际应用中，单模垂直腔面发射激光器芯片能够实现峰值波长939nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性。
68.图3是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第二单模工作特性效果图，请参阅图1和图3，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
69.芯片衬底1为n型掺杂的gaas；缓冲层2为n型掺杂的gaas；第五反射镜层34为四对由al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；第三腔层35的组成材料为 al0.1g0.9as，厚度为99nm；第一反射镜层31为由三十五对al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；第一腔层32的组成材料为al0.1ga0.9材料，厚度为210nm；第二反射镜层33为由四对al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；第一包层41的组成材料为 algaas，厚度为99nm；有源区层42为五对ingaas/gaas量子阱；第二包层43的组成材料为algaas材料，厚度为67nm；电流限制层 44是厚度为30nm的al0.96ga0.04as材料层，其中的电流注入孔径为6微米；第三包层45的组成材料为algaas，厚度为35nm；第三反射镜层51为由两对
al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；第二腔层52为175nm厚的algaas 材料；第四反射镜层53为二十五对由al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；第四腔层55为 185nm厚的algaas材料；第六反射镜层54为两对由 al0.9ga0.1as/al0.1g0.9as材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为940nm；欧姆接触层6为50nm厚的gaas材料。芯片电极位于芯片顶部的环形电极和位于衬底底面的底电极。在本实施例中芯片电极为位于欧姆接触层6上的环形电极和位于芯片衬底1的底面的底电极。
70.如图3所示，单模垂直腔面发射激光器芯片在上述构成方式的情况下，能够实现峰值波长939nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性，但上述构成方式仅为示例性的，在实际应用中，需根据实际应用情况确定合适构成方式，此处不作唯一限定，以提升应用相关垂直腔面发射激光器芯片的器件的光通信链路及三维成像系统的性能。
71.为了便于理解，以下提供了单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例来进行说明，在实际应用中，单模垂直腔面发射激光器芯片能够实现峰值波长1549nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性。
72.图4是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第三单模工作特性效果图，请参阅图1和图4，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
73.芯片衬底1为n型掺杂的inp；缓冲层2为n型掺杂的inp，第五反射镜层34为七对由inalgaas材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1500nm；第三腔层35的组成材料为inalgaas；第一反射镜层31为由五十五对inalgaas材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1550nm；第一腔层32的组成材料为inalgaas材料；第二反射镜层33为由八对inalgaas材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1500nm；第一包层41的组成材料为渐变inalgaas；有源区层 42为十五对inalgaas/inalgaas量子阱；第二包层43的组成材料为渐变inalgaas材料；电流限制层44是厚度为30nm的、al组分为 95％的inalgaas材料，其中的电流注入孔径为9微米；第三包层45 的组成材料为inalgaas；第三反射镜层51为由一对sio2/mgf材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1500nm；第二腔层52为sio2 材料；第四反射镜层53为十对由sio2/mgf材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1550nm；第四腔层55为sio2材料；第六反射镜层54为两对由sio2/mgf材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1500nm。在本实施例中，欧姆接触层6可以不设置，芯片电极位于刻蚀曝露出的第三包层45上的环形电极和位于芯片衬底1底面的底电极。
74.如图4所示，单模垂直腔面发射激光器芯片在上述构成方式的情况下，能够实现峰值波长1549nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性，但上述构成方式仅为示例性的，在实际应用中，需根据实际应用情况确定合适构成方式，此处不作唯一限定，以提升应用相关垂直腔面发射激光器芯片的器件的光通信链路及三维成像系统的性能。
75.为了便于理解，以下提供了单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例来进行说明，在实际应用中，当第四反射镜层为亚波长光栅反射镜结构时，单模垂直腔面发射激光器芯片也能够实现峰值波长 1549nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性。
76.图4是本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的第一单模工作特性效果图，请参阅图1和图4，本技术提供的单模垂直腔面发射激光器芯片的一个实施例，可以包括：
77.芯片衬底1为n型掺杂的inp；缓冲层2为n型掺杂的inp，第一反射镜层31为由五十
五对inalgaas材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1550nm；第一腔层32的组成材料为inalgaas材料；第二反射镜层33为由八对inalgaas材料构成的分布布拉格反射镜，中心波长为1500nm；第一包层41的组成材料为渐变inalgaas；有源区层42为十五对inalgaas/inalgaas量子阱；第二包层43的组成材料为渐变inalgaas材料；电流限制层44是厚度为30nm的、al 组分为95％的inalgaas材料，其中的电流注入孔径为9微米；第三包层45的组成材料为inalgaas；第四反射镜层53为sinx材料制作的亚波长光栅反射镜，中心波长为1550nm；在本实施例中，欧姆接触层6可以不设置，芯片电极位于刻蚀曝露出的第三包层45上的环形电极和位于芯片衬底1底面的底电极。
78.如图4所示，单模垂直腔面发射激光器芯片在上述构成方式的情况下，能够实现峰值波长1549nm，且20db线宽约0.2nm的单模工作特性，但上述构成方式仅为示例性的，在实际应用中，需根据实际应用情况确定合适构成方式，此处不作唯一限定，以提升应用相关垂直腔面发射激光器芯片的器件的光通信链路及三维成像系统的性能。
79.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。