谐振腔以及半导体激光器芯片的制作方法

本技术涉及光通信，具体为一种谐振腔以及半导体激光器芯片。

背景技术：

1、随着云计算，ai，5g传输等需求的不断增加，数据中心，基站等基础设施建设的需求也不断增大，光通信市场也进入高速发展期。不同传输指标要求的光模块的需求量也在逐年攀升，作为光模块中的核心光源，半导体激光器芯片为了适应不同的应用场景，在性能和成本上的取舍也是各大通信设备厂商和网络运营商关注的重点。

2、传统的fabry–pérot谐振腔的fp激光器制作方式简单，但激射出的光为多纵模形式，考虑到色散的影响，在远距离光纤传输过程中得不到很好的应用。而且，半导体激光器激射出的光，如何避免经过外部器件再次反射回谐振腔对激光器本身工作特性和可靠性造成影响，也是一个所有芯片厂关注的问题。

3、传统的半导体激光器芯片设计中，作为重要的发光区域的有源区结构设计单一，受出光功率的大小，速率等关键性参数还有制程工艺的制约，有源区的尺寸在设计时需要进行取舍。普通的fabry–pérot谐振腔可以产生多纵模的光谱，由于色散的影响，这种fp激光器无法应用于远距离的信号传输，如果要适用于远距离传输，需要单纵膜激光器，也就是含有光栅结构的dfb激光器，输出的光谱需要较大的边模抑制比。而且普通结构的半导体激光器，无法有效的对激射出去因为外部器件反射回来的光进行抗反射处理，因此反射光再次返回到谐振腔会对激光器芯片工作造成干扰，增加噪声，使得芯片工作不稳定。

4、传统的抗反射方案是在封装过程中，在芯片外部增加透镜或其他元器件进行抗反射的处理，这样需要增加额外的光路耦合对接工艺，和额外的物料成本，也增加了集成后的物理尺寸。

5、为了增大路径，相关文件cn113937616a在激光器上设置光栅，文件《monolithically integrated multi-wavelength vcsel arrays using high-contrastgratings》中也设置不同折射率的光栅材料。然而，制作光栅工艺复杂，成品率低。相关文件cn102545043a虽然没有使用光栅，在谐振腔外设置多边形全反射装置，以充当滤波器的功能，与fp谐振腔相互耦合进行选模，实现激光器的单模工作，也增长了光子运动路径。然而，耦合器的使用以及全反射材料的选择会造成很大的能量损失以及成本升高，不适合批量化生产。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种谐振腔以及半导体激光器芯片，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

2、为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：一种谐振腔，包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的尾端与所述第二腔体的首端连通，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端为出光端，且所述第二腔体的内壁向内凹陷形成有若干凸出部。

3、进一步，至少部分所述凸出部呈锯齿状。

4、进一步，锯齿状的所述凸出部的斜面延伸的方向与第一腔体至第二腔体的方向之间的夹角θ范围控制在30～60°。

5、进一步，所述第一腔体内，至少一相对内壁上设有所述凸出部，且任一内壁上的各所述凸出部均与其相对的内壁上的各所述凸出部交错设置。

6、进一步，还包括敷设于所述第一腔体和所述第二腔体外壁上的缓冲层，所述缓冲层位于所述第一腔体和所述第二腔体的同一侧。

7、进一步，部分所述缓冲层嵌入所述第二腔体的外壁向内凹陷形成的凹陷部中，且该凹陷部中具有惰性气体孔洞。

8、进一步，所述第一腔体的内径与所述第二腔体的内径一致，且水平设置的第二腔体中，上侧内壁的各凸出部的所有尖端的连线和下侧内壁的各凸出部的尖端的连线平行。

9、本实用新型实施例提供另一种技术方案：一种半导体激光器芯片，包括上述的谐振腔。

10、进一步，还包括为所述谐振腔提供电子电极。

11、进一步，所述电极通过连接部与所述第一腔体连通，所述连接部位于所述第一腔体的中部。

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

13、1、通过设计若干凸出部能够在不增加物理尺寸的基础上，增加有效谐振长度，提高了出光功率，降低了经外部反射回来的光的影响。

14、2、凸出部形成反射路径，避免了光子在谐振腔的第二腔体逃逸回到第一腔体，有效的增加了谐振腔内的载流子浓度，提高激光器的输出效率。

15、3、在第二腔体中形成氩气空洞，提高谐振腔壁周围的材料反射率差，提高了光子在谐振腔内振荡、反射的效率。

16、4、通过对θ夹角的设计，使得经外部反射回来的光，通过上下的θ夹角能够再次被反射出去，避免了经外部反射回来的光再次进入谐振腔内，达到抗反射的目的。

17、5、可以经过精确计算第一腔体和第二腔体的谐振腔长度，使得在第一腔体形成的稳定驻波，经过第二腔体后，能叠加放大主要的需要输出的波长，抑制不需要输出的波长，从而达到增强边模抑制比的效果，使得即使没有光栅的情况下，也可以形成较好的单模激射模式，从而提高激光器芯片的远距离传输能力。

技术特征：

1.一种谐振腔，其特征在于：包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的尾端与所述第二腔体的首端连通，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端为出光端，且所述第二腔体的内壁向内凹陷形成有若干凸出部。

2.如权利要求1所述的谐振腔，其特征在于：至少部分所述凸出部呈锯齿状。

3.如权利要求2所述的谐振腔，其特征在于：锯齿状的所述凸出部的斜面延伸的方向与第一腔体至第二腔体的方向之间的夹角θ范围控制在30～60°。

4.如权利要求1所述的谐振腔，其特征在于：所述第一腔体内，至少一相对内壁上设有所述凸出部，且任一内壁上的各所述凸出部均与其相对的内壁上的各所述凸出部交错设置。

5.如权利要求1所述的谐振腔，其特征在于：还包括敷设于所述第一腔体和所述第二腔体外壁上的缓冲层，所述缓冲层位于所述第一腔体和所述第二腔体的同一侧。

6.如权利要求5所述的谐振腔，其特征在于：部分所述缓冲层嵌入所述第二腔体的外壁向内凹陷形成的凹陷部中，且该凹陷部中具有惰性气体孔洞。

7.如权利要求1所述的谐振腔，其特征在于：所述第一腔体的内径与所述第二腔体的内径一致，且水平设置的第二腔体中，上侧内壁的各凸出部的所有尖端的连线和下侧内壁的各凸出部的尖端的连线平行。

8.一种半导体激光器芯片，其特征在于：包括如权利要求1-7任一所述的谐振腔。

9.如权利要求8所述的半导体激光器芯片，其特征在于：还包括为所述谐振腔提供电子电极。

10.如权利要求9所述的半导体激光器芯片，其特征在于：所述电极通过连接部与所述第一腔体连通，所述连接部位于所述第一腔体的中部。

技术总结本技术涉及光通信技术领域，提供了一种谐振腔，包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的尾端与所述第二腔体的首端连通，所述第二腔体远离所述第一腔体的一端为出光端，且所述第二腔体的内壁向内凹陷形成有若干凸出部。还提供一种半导体激光器芯片，包括上述的谐振腔。本技术通过设计若干凸出部能够在不增加物理尺寸的基础上，增加有效谐振长度，提高了出光功率，降低了经外部反射回来的光的影响；凸出部形成反射路径，避免了光子在谐振腔的第二腔体逃逸回到第一腔体，有效的增加了谐振腔内的载流子浓度，提高激光器的输出效率；在第二腔体中形成氩气空洞，提高谐振腔壁周围的材料反射率差，提高了光子在谐振腔内振荡、反射的效率。技术研发人员：向欣受保护的技术使用者：武汉云岭光电股份有限公司技术研发日：20231128技术公布日：2024/7/25