一种大功率低发散角半导体激光器芯片.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115912055A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211574392.3(22)申请日2022.12.08(71)申请人山东华光光电子股份有限公司地址250101山东省济南市历下区高新区天辰大街1835号(72)发明人孙春明吴凯苏建刘琦(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219专利代理师孙倩文(51)Int.Cl.H01S5/22(2006.01)H01S5/34(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种大功率低发散角半导体激光器芯片(57)摘要本发明涉及一种大功率低发散角半导体激光器芯片，属于半导体激光器领域，层叠结构包括自下到上依次设置的N面金属、衬底、N型限制层、N型波导层、量子阱层、P型波导层、P型限制层、绝缘层以及P面金属；脊波导沿激光器芯片的出光方向延伸，脊波导两头宽中间窄；电流注入区形成于脊波导上，隔离槽区形成于靠近腔面的脊波导以及两侧区域，深沟槽区形成于脊波导两侧，其在出光方向为三角形，靠近腔面处宽度大。本发明可以有效消除了热透镜效应，大大降低慢轴发散角，同时，脊波导采用两头宽的形势，降低了载流子在脊波导边缘的堆积效应，消除近场光斑中边缘区域功率较强的尖峰，避免局部光场过强导致腔面损伤，大大提高了器件的长时间可靠性。CN115912055ACN115912055A权利要求书1/1页1.一种大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，包括层叠结构、脊波导、电流注入区、隔离槽区和深沟槽区；所述层叠结构包括自下到上依次设置的N面金属、衬底、N型限制层、N型波导层、量子阱层、P型波导层、P型限制层、绝缘层以及P面金属；脊波导沿半导体激光器芯片的出光方向延伸，出光方向为半导体激光器芯片腔长的延伸方向，脊波导两头宽中间窄；电流注入区形成于脊波导上，隔离槽区形成于靠近腔面处的脊波导以及其两侧区域，深沟槽区形成于脊波导两侧，其在出光方向为三角形，靠近腔面处宽度大。2.根据权利要求1所述的大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，所述电流注入区的宽度s1小于脊波导的最小宽度，其宽度方向为平行于半导体激光器芯片腔面的方向。3.根据权利要求2所述的大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，所述隔离槽区的宽度s3大于脊波导的最大宽度s2，同时，在靠近出光腔面的隔离槽区距离出光腔面的距离d1大于非出光腔面的隔离槽距离非出光腔面的距离d2。4.根据权利要求3所述的大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，所述脊波导采用湿法腐蚀工艺制备，将非脊波导区域都腐蚀去除。5.根据权利要求4所述的大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，所述电流注入区在出光方向上的长度L2小于脊波导的长度L1。6.根据权利要求5所述的大功率低发散角半导体激光器芯片，其特征在于，所述深沟槽区的腐蚀深度完全贯穿N型限制层。2CN115912055A说明书1/3页一种大功率低发散角半导体激光器芯片技术领域[0001]本发明涉及一种大功率低发散角半导体激光器芯片，属于半导体激光器技术领域。背景技术[0002]宽条形大功率半导体激光器具有输出功率高、制备工艺简单、封装工艺简单以及易于集成和批量生产而得到不断发展，尤其在激光切割、医疗美容以及工业泵浦等领域得到了广泛的应用。通常宽条形大功率半导体激光器都采用脊条工艺，电流通过脊条进入有源区并发生辐射复合产生光子。然而随着工业等领域的不断发展，对宽条型激光器的光束质量提出了更高的要求，但由于该脊结构属于波导结构，用于限制载流子和光场。但是在对光场进行限定时存在以下的技术问题：1、近场光斑在边缘处存在功率较强的尖峰，极易造成不可逆的COD问题。2、存在较为严重的热透镜效应，导致慢轴发散角较大。发明内容[0003]针对现有技术的不足，本发明提供了一种大功率低发散角半导体激光器芯片，可以有效消除了热透镜效应，大大降低了慢轴发散角，同时，脊波导采用两头宽的形势，降低了载流子在脊波导边缘的堆积效应，消除近场光斑中边缘区域功率较强的尖峰，避免局部光场过强导致腔面损伤，大大提高了器件的长时间可靠性。[0004]本发明采用如下技术方案：[0005]一种大功率低发散角半导体激光器芯片，包括层叠结构、脊波导、电流注入区、隔离槽区和深沟槽区；[0006]所述层叠结构包括自下到上依次设置的N面金属、衬底、N型限制层、N型波导层、量子阱层、P型波导层、P型限制层、绝缘层以及P面金属；[0007]脊波导沿半导体激光器芯片的出光方向延伸，出光方向为半导体激光器芯片腔长的延伸方向，脊波导呈现两头宽中间窄的趋势；[0008]脊波导呈现靠近腔面处宽、靠近中心处窄的形状，因为电流通过电流注入区进行注入，两头宽会使得电流在两头因