專利名稱：集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件，更具體而言，涉及一種集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件，其中通過摻雜部分勢(shì)壘層而與調(diào)制器共享至少一個(gè)量子阱層。
背景技術(shù)：
對(duì)于很多應(yīng)用來說，例如打印機(jī)、掃描儀、醫(yī)學(xué)設(shè)備、光通信設(shè)備和激光電視等，廣泛地使用激光器作為發(fā)光裝置。激光器通過周期性地變化其輸出功率而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。這種操作被稱為調(diào)制，在光通信中尤其用到高頻調(diào)制。
有多種將激光器的光輸出功率調(diào)制為高頻率的方法。在直接調(diào)制中，改變施加到激光器件的電流以用于高頻調(diào)制。在另一種方法中，激光器件連續(xù)振蕩，而使用獨(dú)立的調(diào)制器來調(diào)制激光。
圖1為示出直接調(diào)制的原理的曲線圖。參考圖1，在直接調(diào)制中，在(I1-I2)的范圍上改變施加到激光器的電流，以從激光器獲得預(yù)定的輸出功率(P1，P2)。例如，在數(shù)字光通信中，如果激光器的輸出功率大于參考值P0，該信號(hào)就是“1”，而如果不是這樣，該信號(hào)就是“0”。根據(jù)這樣的直接調(diào)制，如果輸出功率的斜率大，那么電流就能夠在小范圍上變化，從而允許利用相對(duì)簡(jiǎn)單的調(diào)制電路進(jìn)行10GHz或更高的高頻調(diào)制。
然而，在例如激光電視的應(yīng)用領(lǐng)域中，灰度級(jí)是由激光器的工作循環(huán)(duty cycle)控制的。這要求在寬范圍上變化電流。因此，直接調(diào)制不適合于此類應(yīng)用。也就是說，在激光電視中，激光器的光輸出功率在激光器的最低光輸出功率和最高光輸出功率之間被調(diào)制。例如，由于激光電視的高功率激光器需要10安培或更大的高電流來產(chǎn)生高達(dá)幾瓦的輸出功率，所以對(duì)于直接調(diào)制方法來說電流變化范圍為10安培或更大，由此不可能進(jìn)行高速調(diào)制。因此在這種情況下，對(duì)于高速調(diào)制，將附加的調(diào)制器與激光器件一起安裝。
圖2是常規(guī)邊緣發(fā)射激光器的局部剖視圖，其中調(diào)制器附著到光發(fā)射部分。參考圖2，調(diào)制器15毗連邊緣發(fā)射激光器11的光發(fā)射部分并與邊緣發(fā)射激光器11一體形成。邊緣發(fā)射激光器11和調(diào)制器15形成于同一襯底10上并共同包括由諸如InGaAsP的同樣的材料形成的層12和17。不過，邊緣發(fā)射激光器11的層12充當(dāng)量子阱層以產(chǎn)生光，而調(diào)制器15的層17充當(dāng)光吸收層。
圖3A和3B為能帶圖，示出了圖2所示的邊緣發(fā)射激光器的工作原理。如圖2所示，由于調(diào)制器15比邊緣發(fā)射激光器11窄，所以光吸收層17通常具有比量子阱層12稍寬的帶隙。在這種條件下，當(dāng)邊緣發(fā)射激光器11開始振蕩時(shí)，由量子阱層12產(chǎn)生的光通過光吸收層17；不過，如圖3B所示，當(dāng)將反偏壓(reverse bias)施加到調(diào)制器15時(shí)，根據(jù)量子限制的斯塔克效應(yīng)(quantum confined stack effect)，光吸收層17的帶隙變窄，這樣光就被光吸收層17所吸收。因此，通過周期性地調(diào)節(jié)施加到調(diào)制器15的反偏壓，能夠高速調(diào)制激光器的光輸出功率。然而，當(dāng)調(diào)制器在激光器之外時(shí)，從激光器輸出的光不能被調(diào)制器100％地吸收。即，所發(fā)射的激光束不能被完全地接通或切斷。
因此，如圖4所示，引入了在腔內(nèi)內(nèi)置調(diào)制器的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)(美國(guó)專利No.6026108)。參考圖4，在n-GaAs襯底20上形成n-摻雜分布式布拉格反射器(n-DBR)層21，并在n-DBR 21上形成具有量子阱層22a和勢(shì)壘層22b的有源層22。在有源層22上形成p-DBR層24。在p-DBR層24中，形成氧化物層25，以將電流注入限制在預(yù)定區(qū)域之內(nèi)。此外，在p-DBR層24上形成具有分隔層27b和光吸收層27a的調(diào)制層27，并在調(diào)制層27上形成n-DBR層28。即，美國(guó)專利No.6026108所公開的VCSEL包括上鏡(upper mirror)中的調(diào)制層27。
這里，調(diào)制層27的帶隙大于量子阱層22a的帶隙。因此，當(dāng)通過襯底20的下電極(未示出)和p-DBR層24上的p-電極26施加正向電流時(shí)，激光器正常振蕩，沿箭頭的方向發(fā)射激光束。當(dāng)通過n-電極29和p-電極26向調(diào)制層27施加反偏壓時(shí)，調(diào)制層27的光吸收層27a通過量子限制的斯塔克效應(yīng)吸收光。結(jié)果，在改變激光器的振蕩條件時(shí)光發(fā)射停止了，并且能夠?qū)崿F(xiàn)激光器完全的開/關(guān)操作。
不過，盡管VCSEL常用于光通信領(lǐng)域，但由于VCSEL一般具有低的輸出功率(幾個(gè)毫瓦)，因此它們不適合于激光電視，激光電視需要具有至少幾百毫瓦功率的激光器。此外，置于VSCEL的腔內(nèi)的調(diào)制層27對(duì)于VSCEL的振蕩沒有幫助，由此降低了激光器的效率。因此，很難構(gòu)造該激光器使其具有高效的振蕩結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有集成調(diào)制器的高功率激光器件。
本發(fā)明還提供了一種集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件，其中調(diào)制層設(shè)計(jì)成有助于激光器件的振蕩，從而容易地滿足振蕩條件并提高振蕩效率。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下DBR(分布式布拉格反射器)層；形成于所述下DBR層上且包括交替的多個(gè)勢(shì)壘層和多個(gè)量子阱層的有源層；以及與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層的外鏡，其中接觸所述多個(gè)量子阱層中的至少一個(gè)的兩側(cè)的所述多個(gè)勢(shì)壘層中的兩個(gè)以不同的類型摻雜。
當(dāng)通過所述摻雜勢(shì)壘層施加反偏壓時(shí)，所述摻雜勢(shì)壘層之間的所述至少一個(gè)量子阱層可以吸收光，從而抑制所述激光器件的振蕩。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下DBR層；通過交替堆疊至少一個(gè)勢(shì)壘層和至少一個(gè)量子阱層而形成于所述下DBR層上的有源層；調(diào)制器，該調(diào)制器包括形成于所述有源層上的第一摻雜勢(shì)壘層、形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層上的調(diào)制層以及形成于所述調(diào)制層上并且以不同于所述第一摻雜勢(shì)壘層的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層；以及，與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層的外鏡。
所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層可以由與所述有源層的勢(shì)壘層相同的材料形成，并且所述調(diào)制層可以由與所述有源層的量子阱層相同的材料形成。因此，所述調(diào)制層可以具有與所述量子阱層相同的能帶隙。
當(dāng)通過所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層向所述調(diào)制器施加反偏壓時(shí)，所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層之間的調(diào)制層可以吸收光，從而抑制所述激光器件的振蕩。當(dāng)反偏壓未施加到所述調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制層像所述有源層的量子阱層一樣，可以充當(dāng)增益區(qū)。為此，所述調(diào)制層和鄰近所述調(diào)制層的所述量子阱層之一之間的距離可以等于發(fā)射波長(zhǎng)的1/2。
所述半導(dǎo)體激光器件可以進(jìn)一步包括利用其能帶隙比所述有源層更大的材料形成于所述調(diào)制器上的窗口層。
同時(shí)，所述調(diào)制層可以局部地形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層的上表面的中心。在這種情況下，可以沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的上表面的邊緣形成第一電極，以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并且可以沿著所述窗口層的邊緣形成第二電極，以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。
此外，所述窗口層可以局部地形成于所述第二摻雜勢(shì)壘層的上表面的中心。在這種情況下，可以沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的上表面的邊緣形成第一電極，以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并可以沿著所述第二摻雜勢(shì)壘層的上表面的邊緣形成第二電極，以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。
所述半導(dǎo)體激光器件可以進(jìn)一步包括泵浦激光器，以將泵浦能量供應(yīng)給所述有源層。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下DBR層；調(diào)制器，該調(diào)制器包括形成于所述下DBR層上的第一摻雜勢(shì)壘層、形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層上的調(diào)制層以及形成于所述調(diào)制層上并且以不同于所述第一摻雜勢(shì)壘層的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層；通過交替堆疊至少一個(gè)勢(shì)壘層和至少一個(gè)量子阱層而形成于所述調(diào)制器上的有源層；以及與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層的外鏡。
所述調(diào)制層可以局部地形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部中央，而所述有源層可以局部地形成于所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部中央。
在這種情況下，可以沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成第一電極，以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并可以沿著所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成第二電極，以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。


通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，附圖中圖1為示出激光束的直接調(diào)制原理的曲線圖；圖2是常規(guī)邊緣發(fā)射激光器的局部剖視圖，其中調(diào)制器附著到光發(fā)射部分；圖3A和3B為能帶圖，示出了圖2所示的邊緣發(fā)射激光器的工作原理；圖4為常規(guī)表面發(fā)射激光器的截面圖，其中調(diào)制器形成于腔內(nèi)；圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的采用垂直外腔表面發(fā)射激光器(VECSEL)的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的截面圖；圖6A和6B為示出根據(jù)本發(fā)明的激光器件的工作原理的能帶圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的截面圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示范性由于圖4所示的VCSEL具有幾個(gè)毫瓦的低輸出功率，因此其不適于激光電視，激光電視需要具有至少幾百毫瓦輸出功率的激光器。此外，腔內(nèi)的調(diào)制器對(duì)激光器振蕩沒有幫助，因此降低了激光器的總體效率。
因此，如圖5所示，本發(fā)明提供了一種集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件，該激光器件采用了具有高輸出功率的VECSEL。通常，通過經(jīng)由外鏡(externalmirror)增大增益區(qū)，VECSEL能夠產(chǎn)生至少幾百毫瓦的輸出功率。根據(jù)本發(fā)明，將設(shè)計(jì)得有助于振蕩的調(diào)制器集成在高功率VECSEL中，以消除現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
參考圖5，現(xiàn)在將更具體地描述根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件。該激光器件包括襯底60、形成于襯底60上的下DBR層61、形成于下DBR層61上的有源層62、形成于有源層62上的調(diào)制器66，以及外鏡71。該激光器件可以進(jìn)一步包括形成于調(diào)制器66上的窗口層67，以保護(hù)有源層62不受外界影響。窗口層67由能帶隙大于有源層62的材料形成，以將電子和空穴限定在有源層62中。此外，激光器件還可以包括外鏡71和窗口層67之間的二次諧波發(fā)生(SHG)晶體72，以將有源層62產(chǎn)生的光倍頻。
這里，襯底60可以由例如GaAs的材料形成。下DBR層61具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)通過使低折射層和高折射層交替而形成，從而相對(duì)于激射波長(zhǎng)表現(xiàn)出高反射率。例如，低折射層可以是GaAs層，而高折射層可以是AlAs層。這里，優(yōu)選的是DBR層61的層間距離等于振蕩波長(zhǎng)的1/4。有源層62包括交替堆疊的至少一個(gè)勢(shì)壘層64和至少一個(gè)量子阱層63。量子阱層63通過電子和空穴的復(fù)合以特定波長(zhǎng)發(fā)光。例如，量子阱層63可以由InGaAs或InGaAsN形成，而勢(shì)壘層64可以由未摻雜的(Al)GaAs形成。這里，優(yōu)選的是，量子阱層63之間的距離等于振蕩波長(zhǎng)的1/2。
同時(shí)，調(diào)制器66包括形成于有源層62上的第一摻雜勢(shì)壘層65a、形成于第一摻雜勢(shì)壘層65a上的調(diào)制層65c以及形成于調(diào)制層65c上并且以與第一摻雜勢(shì)壘層65a不同的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層65b。優(yōu)選地，第一和第二摻雜勢(shì)壘層65a和65b由和有源層62的勢(shì)壘層64相同的材料形成，而調(diào)制層65c由和有源層62的量子阱層63相同的材料形成。例如，調(diào)制層65c可以由例如InGaAs或InGaAsN的材料形成，而第一和第二摻雜勢(shì)壘層65a和65b可以由(Al)GaAs形成。雖然有源層62由未摻雜材料形成，但調(diào)制層66卻是由摻雜材料形成的。例如，第一摻雜勢(shì)壘層65a可以由p-AlGaAs形成，而第二摻雜勢(shì)壘層65b可以由n-AlGaAs形成。因此，有源層62的量子阱層63和調(diào)制器66的調(diào)制層65c具有相同的能帶隙。
如上所述，如此設(shè)計(jì)本發(fā)明，使得調(diào)制器66和有源層62具有相同的結(jié)構(gòu)且由相同的材料形成。因此，可以將調(diào)制器66看成有源層62的一部分。即，可以通過摻雜有源層62的勢(shì)壘層64的一部分來形成調(diào)制器66。根據(jù)本發(fā)明，調(diào)制器66的調(diào)制層65c類似于量子阱層63，可以作為增益區(qū)工作，以促進(jìn)激光器件的振蕩。為此，優(yōu)選的是調(diào)制層65c和最接近調(diào)制層65c的量子阱層63之間的距離等于振蕩波長(zhǎng)的1/2，這與量子阱層63之間的距離類似。
圖5示出了通過第一和第二摻雜勢(shì)壘層65a和65b向調(diào)制器66施加反偏壓的電極結(jié)構(gòu)。首先，在中心部分第一摻雜勢(shì)壘層65a的頂表面上，局部地形成調(diào)制層65c，并沿著第一摻雜勢(shì)壘層65a的頂部邊緣形成第一電極68，以向第一摻雜勢(shì)壘層65a施加電壓。盡管圖5的截面圖示出了兩個(gè)第一電極68，就好像它們形成于第一摻雜勢(shì)壘層65a的兩個(gè)頂端一樣，但第一電極68實(shí)際上是環(huán)形的單個(gè)電極。此外，沿著窗口層67的頂部邊緣形成第二電極69，以向第二摻雜勢(shì)壘層65b施加電壓。類似地，第二電極69為形狀例如像環(huán)的單個(gè)電極。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述前述集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的運(yùn)行。
首先，如圖5所示，泵浦激光器70在波長(zhǎng)λ1發(fā)射光束，λ1短于有源層62所發(fā)射的波長(zhǎng)λ2。從泵浦激光器70發(fā)射的光束入射到有源層62上以激勵(lì)有源層62。通常，可以使用光泵浦法或電泵浦法來激勵(lì)VECSEL的有源層。在光泵浦法中，通過使用泵浦激光器將光能施加到有源層，而在電泵浦法中，通過金屬接觸將電能施加到有源層。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用光泵浦法，以便容易地向調(diào)制器66施加反偏壓，而調(diào)制器66可以被認(rèn)為是有源層62的一部分。
如上所述，當(dāng)從泵浦激光器70發(fā)出的λ1-波長(zhǎng)的光束通過準(zhǔn)直透鏡73入射在窗口層67上時(shí)，有源層62被λ1-波長(zhǎng)的光束所激勵(lì)，從而在波長(zhǎng)λ2發(fā)光。從有源層62發(fā)射的λ2-波長(zhǎng)的光通過有源層62而在下DBR層61和外鏡71之間重復(fù)反射。這種重復(fù)放大了有源層62中λ2-波長(zhǎng)的光。然后，一部分被放大的光通過外鏡71輸出到外部以作為激光束，而剩余部分被再次反射到有源層62以用于光泵浦。如果將SHG晶體72置于外鏡71和窗口層67之間的光路上，就能夠向外鏡71輸出由于SHG晶體72而具有更短波長(zhǎng)λ3的光。
此時(shí)，與量子阱層63具有同樣能帶隙的調(diào)制層65c像有源層62中的其他量子阱層63那樣，通過電子和空穴的復(fù)合而發(fā)光。圖6A為能帶圖，示出了在這種情況下調(diào)制層65c的運(yùn)行。參考圖6A，調(diào)制層65c被泵浦激光器70或其他量子阱層63所產(chǎn)生的光激勵(lì)。結(jié)果，當(dāng)調(diào)制層65c的導(dǎo)帶中的電子移動(dòng)而與價(jià)帶中的空穴復(fù)合時(shí)，就從調(diào)制層65c發(fā)出光來。
如果在量子阱層63和調(diào)制層65c被泵浦激光器70激勵(lì)時(shí)通過第一和第二勢(shì)壘層65a和65b將反偏壓施加到調(diào)制器66，則調(diào)制層65c的能帶圖就如圖6B所示發(fā)生變化。即，通過反偏壓而在調(diào)制器66中產(chǎn)生的電場(chǎng)導(dǎo)致調(diào)制器66的能帶如圖6B所示傾斜，由此使調(diào)制層65c的能帶隙變窄。結(jié)果，電子和空穴從調(diào)制層65c的量子阱中逃逸，或者通過隧穿從第一和第二勢(shì)壘層65a和65b逃逸。因此，調(diào)制層65c不再充當(dāng)增益區(qū)，而是吸收光。因此，激光器件的諧振和光發(fā)射完全停止。
基于這一原理，舉例來說，通過經(jīng)由高頻發(fā)生器非常迅速地接通、切斷施加到調(diào)制器66的反偏壓，就能夠?qū)⒓す馄骷墓廨敵龉β收{(diào)制成高頻。
圖7為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的截面圖。在圖7中，未示出外鏡和泵浦激光器。
圖7所示的半導(dǎo)體激光器件與圖5所示的半導(dǎo)體激光器件的不同之處僅在于第二電極的位置。即，該激光器件與圖5所示的實(shí)施例類似，包括襯底40、下DBR層41、有源層42和調(diào)制器46。因此，與圖5中的實(shí)施例類似，該激光器件也包括量子阱層43、勢(shì)壘層44、調(diào)制層45c、第一摻雜勢(shì)壘層45a和第二摻雜勢(shì)壘層45b。此外，與圖5中所示的實(shí)施例類似，第一電極48沿著第一摻雜勢(shì)壘層45a的頂部邊緣形成，以向第一摻雜勢(shì)壘層45a施加電壓。然而，與圖5所示的實(shí)施例不同的是，圖7所示的激光器件包括局部地形成于第二摻雜勢(shì)壘層45b的頂部中央的窗口層47以及沿著第二摻雜勢(shì)壘層45b的頂部邊緣形成的第二電極49，以向第二摻雜勢(shì)壘層45b施加電壓。在圖7所示的這個(gè)實(shí)施例中，第二電極49接觸第二摻雜勢(shì)壘層45b的頂表面，從而更加高效地注入反偏壓。
圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件的截面圖。在圖8中，仍未示出外鏡和泵浦激光器。
圖8中所示的激光器件與其他實(shí)施例的不同在于調(diào)制器形成于有源層之下。即，該激光器件包括依次形成于襯底50上的下DBR層51、調(diào)制器56、有源層52和窗口層57。不過，有源層52和調(diào)制器56具有與圖5的實(shí)施例中相同的結(jié)構(gòu)。即，調(diào)制器56包括第一摻雜勢(shì)壘層55a、形成于第一摻雜勢(shì)壘層55a上的調(diào)制層55c以及形成于調(diào)制層55c上并且以與第一摻雜勢(shì)壘層55a不同的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層55b。此外，有源層52包括交替堆疊的至少一個(gè)量子阱層53和至少一個(gè)勢(shì)壘層54。
此處，如圖8所示，調(diào)制層55c局部地形成于第一摻雜勢(shì)壘層55a的頂部中央，有源層52局部地形成于第二摻雜勢(shì)壘層55b的頂部中央。此外，沿著第一摻雜勢(shì)壘層55a的頂部邊緣形成第一電極58，以將電壓施加到第一摻雜勢(shì)壘層55a，并且沿著第二摻雜勢(shì)壘層55b的頂部邊緣形成第二電極59，以將電壓施加到第二摻雜勢(shì)壘層55b。
以上描述表明，本發(fā)明的集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件是這樣設(shè)計(jì)的，即，使得調(diào)制器形成于有源層中而不是反射層中，而且調(diào)制器和有源層一樣，充當(dāng)著增益區(qū)。因此，由于調(diào)制器有助于激光器件的激射，所以集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件能夠具有高激射效率。而且，根據(jù)本發(fā)明容易滿足激光器件的激射條件，使得激光器件能夠被更容易制造。此外，由于本發(fā)明利用了具有高輸出功率的VECSEL，因此本發(fā)明能夠用于激光電視的激光調(diào)制。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例具體展示并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下分布式布拉格反射器層；形成于所述下分布式布拉格反射器層上并包括交替的多個(gè)勢(shì)壘層和多個(gè)量子阱層的有源層；以及外鏡，該外鏡與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層，其中，接觸所述多個(gè)量子阱層中至少一個(gè)的兩側(cè)的所述多個(gè)勢(shì)壘層中的兩個(gè)以不同的類型摻雜。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，當(dāng)通過所述摻雜勢(shì)壘層施加反偏壓時(shí)，所述摻雜勢(shì)壘層之間的所述至少一個(gè)量子阱層吸收光，從而抑制所述激光器件的振蕩。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括泵浦激光器，以將泵浦能量供應(yīng)到所述有源層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括窗口層，該窗口層利用其能帶隙比所述有源層更大的材料形成于所述有源層上。
5.一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下分布式布拉格反射器層；通過交替堆疊至少一個(gè)勢(shì)壘層和至少一個(gè)量子阱層而形成于所述下分布式布拉格反射器層上的有源層；調(diào)制器，該調(diào)制器包括形成于所述有源層上的第一摻雜勢(shì)壘層、形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層上的調(diào)制層、以及形成于所述調(diào)制層上并且以不同于所述第一摻雜勢(shì)壘層的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層；以及外鏡，該外鏡與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層由與所述有源層的勢(shì)壘層相同的材料形成，并且所述調(diào)制層由與所述有源層的量子阱層相同的材料形成。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層具有與所述量子阱層相同的能帶隙。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，當(dāng)通過所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層向所述調(diào)制器施加反偏壓時(shí)，所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層之間的調(diào)制層吸收光，從而抑制所述激光器件的振蕩。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，當(dāng)反偏壓未施加到所述調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制層像所述有源層的量子阱層一樣，充當(dāng)增益區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層和鄰近所述調(diào)制層的所述量子阱層之一之間的距離等于發(fā)射波長(zhǎng)的1/2。
11.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括窗口層，該窗口層利用能帶隙比所述有源層更大的材料形成于所述調(diào)制器上。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層局部地形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部中央。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，第一電極沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成，以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并且第二電極沿著所述窗口層的邊緣形成，以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，所述窗口層局部地形成于所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部中央，第一電極沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并且第二電極沿著所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。
15.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括泵浦激光器，以將泵浦能量供應(yīng)到所述有源層。
16.一種半導(dǎo)體激光器件，包括襯底；形成于所述襯底上的下分布式布拉格反射器層；調(diào)制器，該調(diào)制器包括形成于所述下分布式布拉格反射器層上的第一摻雜勢(shì)壘層、形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層上的調(diào)制層、以及形成于所述調(diào)制層上并且以不同于所述第一摻雜勢(shì)壘層的類型摻雜的第二摻雜勢(shì)壘層；通過交替堆疊至少一個(gè)勢(shì)壘層和至少一個(gè)量子阱層而形成于所述調(diào)制器上的有源層；以及外鏡，該外鏡與所述有源層的頂部隔開從而透射從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層由與所述有源層的勢(shì)壘層相同的材料形成，并且所述調(diào)制層由與所述有源層的量子阱層相同的材料形成。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層具有與所述量子阱層相同的能帶隙。
19.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，當(dāng)通過所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層向所述調(diào)制器施加反偏壓時(shí)，所述第一和第二摻雜勢(shì)壘層之間的調(diào)制層吸收光，從而抑制所述激光器件的振蕩。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，當(dāng)反偏壓未施加到所述調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制層像所述有源層的量子阱層一樣，充當(dāng)增益區(qū)。
21.如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層和鄰近所述調(diào)制層的所述量子阱層之一之間的距離等于發(fā)射波長(zhǎng)的1/2。
22.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括窗口層，該窗口層利用其能帶隙比所述有源層更大的材料形成于所述有源層上。
23.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體激光器件，其中所述調(diào)制層局部地形成于所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部中央，并且所述有源層局部地形成于所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部中央。
24.如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體激光器件，其中，第一電極沿著所述第一摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成以將電壓施加到所述第一摻雜勢(shì)壘層，并且第二電極沿著所述第二摻雜勢(shì)壘層的頂部邊緣形成以將電壓施加到所述第二摻雜勢(shì)壘層。
25.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體激光器件，還包括泵浦激光器，以將泵浦能量供應(yīng)到所述有源層。
全文摘要
提供了一種集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件。在該集成有調(diào)制器的半導(dǎo)體激光器件中，在襯底上形成下DBR(分布式布拉格反射器)層，有源層形成于下DBR層上并包括交替的多個(gè)勢(shì)壘層和多個(gè)量子阱層，外鏡與有源層的頂部隔開，從而通過透射輸出從所述有源層發(fā)射的光的一部分并將剩余部分反射到所述有源層。接觸所述多個(gè)量子阱層中至少一個(gè)的兩側(cè)的所述多個(gè)勢(shì)壘層中的兩個(gè)以不同的類型摻雜。
文檔編號(hào)H01S5/04GK1822457SQ20061000518
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日
發(fā)明者金澤 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社