一种垂直腔面发射激光器及其制备方法与流程

本发明属于垂直腔面发射激光器，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术：

1、垂直腔面发射激光器是一种特殊的半导体激光器，它的设计使得激光束可以从器件的顶部垂直发射出来，而不是像传统的边发射激光器那样从侧面发射，垂直腔面发射激光器的基本结构包括一个位于两个高反射率镜面之间的有源层(通常是量子阱结构)，这两个镜面构成了一个光学谐振腔，垂直腔面发射激光器的工作原理依赖于光在谐振腔内的多次反射，这增强了特定频率的光，最终导致激光发射，由于光是从器件表面垂直发射的，因此可以将多个垂直腔面发射激光器集成在单个芯片上，实现阵列式的输出。

2、现有的垂直腔面发射激光器不具备激光波长调控及模式过滤功能，缺乏波长调控能力意味着垂直腔面发射激光器只能在固定的波长下工作，这限制了其在需要波长可调的应用中的使用，如光谱分析、光通信系统中的波分复用(wdm)技术等，在没有模式过滤功能的情况下，会经历模式竞争，即多个纵模或横模同时激发，导致输出光束质量下降，信噪比降低，影响信号传输的清晰度和可靠性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，能够根据需要调整波长，使得垂直腔面发射激光器可以适应多种应用需求，如在光通信中动态调整信道，或在光谱分析中选择特定波长进行检测，模式过滤功能可以抑制不必要的纵模或横模，确保垂直腔面发射激光器只在单一模式下运行，提高输出光束的纯度和聚焦能力。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，包括n面电极，n面电极的上端设置有衬底，衬底的上端设置有多个n型布拉格反射镜，最上侧的n型布拉格反射镜上侧设置有两个有源区，两个有源区之间设置有一个氧化孔，最上侧的有源区的上侧设置有多个p型布拉格反射镜，最上侧的p型布拉格反射镜的上侧设置有砷化镓层，砷化镓层的上端设置有多个高反层，多个高反层之间设置有电敏材料，电敏材料的上端设置有两个p面电极，电敏材料为乙烯醇。

3、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

4、其一，通过从p面电极注入电流，在通过氧化孔径注入到有源区，有源区实现载流子的粒子数反转,获得足够的光增益来形成谐振腔内稳定的光振荡，满足受激辐射的条件后，产生光增益，产生的光子经过p型布拉格反射镜和n型布拉格反射镜反射，并在p型布拉格反射镜和n型布拉格反射镜形成的谐振腔种形成稳定的驻波，使受激辐射不断增强，激射光从反射率较小的dbr出射，稳定输出光波。通常垂直腔面发射激光器的布拉格反射镜反射率接近100％，p型布拉格反射镜反射率相对较低，高反层的反射率可以达到90％-95％，通过角度控制实现高阶模式过滤，能够根据需要调整波长，使得垂直腔面发射激光器可以适应多种应用需求，如在光通信中动态调整信道，或在光谱分析中选择特定波长进行检测。

5、其二，每一层的电敏材料可以通过外加电场的调控来改变激光器的波长，这种现象主要是利用光电效应，即在电场作用下，电敏材料的折射率会发生变化，进而导致光的传播速度和波长发生改变，当施加电场的时候，电敏材料的折射率会发生变化，进而改变其激光波长，通过调节施加的电场强度，可以精确控制电敏材料的折射率变化，从而实现对激光器波长的调控，模式过滤功能可以抑制不必要的纵模或横模，确保垂直腔面发射激光器只在单一模式下运行，提高输出光束的纯度和聚焦能力。

6、其三，垂直腔面发射激光器由于其出光特点，单模激光主要集中在中心位置，而多模激光主要分布在边缘区域，通过设置不同尺寸的凹面结构，可以在实现多次多阶模式过滤的同时不影响单模激光输出，实现更好的模式过滤效果，增强激光器模式纯度。

技术特征：

1.一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，包括n面电极(101)，其特征在于：所述n面电极(101)的上端设置有衬底(102)，衬底(102)的上端设置有多个n型布拉格反射镜(103)，最上侧的n型布拉格反射镜(103)上侧设置有两个有源区(104)，两个有源区(104)之间设置有一个氧化孔(105)，最上侧的有源区(104)的上侧设置有多个p型布拉格反射镜(106)，最上侧的p型布拉格反射镜(106)的上侧设置有砷化镓层(107)，砷化镓层(107)的上端设置有多个高反层(108)，多个高反层(108)之间设置有电敏材料(109)，电敏材料(109)的上端设置有两个p面电极(110)。

2.如权利要求1所述的一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，其特征在于：所述电敏材料(109)为乙烯醇。

3.一种具有激光波长调控及模式过滤功能的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于：制备方法如下：

技术总结本发明提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，包括N面电极，其特征在于：N面电极的上端设置有衬底，衬底的上端设置有多个N型布拉格反射镜，最上侧的N型布拉格反射镜上侧设置有两个有源区，两个有源区之间设置有一个氧化孔，最上侧的有源区的上侧设置有多个P型布拉格反射镜，最上侧的P型布拉格反射镜的上侧设置有砷化镓层，砷化镓层的上端设置有多个高反层，多个高反层之间设置有电敏材料。通过本发明所述的具有激光波长调控及模式过滤功能的垂直腔面发射激光器及其制备方法，能够根据需要调整波长，使得垂直腔面发射激光器可以适应多种应用需求，模式过滤功能可以提高输出光束的纯度和聚焦能力。技术研发人员：张星受保护的技术使用者：江苏长光时空光电技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26