專利名稱：用于垂直腔表面發(fā)射激光器的非對(duì)稱分布布拉格反射器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考無(wú)發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及激光器鏡結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及適用于垂直腔表面發(fā)射激光器的鏡結(jié)構(gòu)。
相關(guān)技術(shù)討論垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)代表了一種較新類型的半導(dǎo)體激光器。盡管VCSEL有多種變體，但是一個(gè)共同的特性是它們都垂直于晶片的表面發(fā)射光。有優(yōu)勢(shì)地，可以通過很大范圍的材料系統(tǒng)形成VCSEL，以便產(chǎn)生特定的特性。特別地，可以制作不同的材料系統(tǒng)從而產(chǎn)生不同的激光波長(zhǎng)，例如1550nm、1310nm、850nm、670nm等等。
VCSEL包含半導(dǎo)體有源區(qū)域、分布布拉格反射器(DBR)鏡、電流限制結(jié)構(gòu)、襯底以及觸點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兊膹?fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且因?yàn)樗鼈兊牟牧弦螅ǔＪ褂媒饘儆袡C(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)來生成VCSEL。


圖1顯示了一種典型的VCSEL 10。如所顯示的，n摻雜鎵砷化物(GaAs)襯底12具有n類型電觸點(diǎn)14。一個(gè)n摻雜較低的鏡堆疊16(一個(gè)DBR)在GaAs襯底12上，并且一個(gè)n類型漸變折射率較低的隔離器18位于較低的鏡堆疊16上。在較低的隔離器18上形成通常具有多個(gè)量子阱的有源區(qū)域20。一個(gè)p類型漸變折射率頂部隔離器22位于有源區(qū)域20上，并且一個(gè)p類型頂部鏡堆疊24(另一個(gè)DBR)位于頂部隔離器22之上。在頂部鏡堆疊24之上是一個(gè)p類型傳導(dǎo)層9、一個(gè)p類型GaAs蓋層8以及一個(gè)p類型電觸點(diǎn)26。
仍然參考圖1，較低的隔離器18和頂部隔離器22使較低的鏡堆疊16與頂部鏡堆疊24分離，從而形成一個(gè)光學(xué)腔。當(dāng)該光學(xué)腔在特定的波長(zhǎng)處發(fā)生諧振時(shí)，對(duì)鏡分離進(jìn)行控制從而在預(yù)定的波長(zhǎng)處(或在多個(gè)波長(zhǎng)處)發(fā)生諧振。頂部鏡堆疊24的至少一部分包含一個(gè)提供電流限制的絕緣區(qū)域40。通常，通過將質(zhì)子注入頂部鏡堆疊24或者通過形成一個(gè)氧化物層從而形成絕緣區(qū)域40。絕緣區(qū)域40規(guī)定了一個(gè)形成通過絕緣區(qū)域40的電傳導(dǎo)路徑的傳導(dǎo)環(huán)形中心開口42。
在工作中，一個(gè)外部偏壓導(dǎo)致電流21從p類型電觸點(diǎn)26流向n類型電觸點(diǎn)14。絕緣區(qū)域40和傳導(dǎo)中心開口42限制電流21，從而使電流流過傳導(dǎo)中心開口42，流向有源區(qū)域20。在有源區(qū)域20中，電流21中的一些電子被轉(zhuǎn)化為光子。那些光子在較低的鏡堆疊16和頂部鏡堆疊24之間來回碰撞(諧振)。盡管較低的鏡堆疊16和頂部鏡堆疊24是非常好的反射器，但是這些光子中的一些以光23的形式泄漏出來，并且沿一條光路傳播。仍然參考圖1，光23通過p類型傳導(dǎo)層9，通過p類型GaAs蓋層8，通過p類型電觸點(diǎn)26中的孔30，并且從垂直腔表面發(fā)射激光器10的表面發(fā)出。
應(yīng)該理解，圖1顯示了一種典型的VCSEL，并且多種變體都是可能的。例如，可以改變摻雜(例如通過提供一個(gè)p類型襯底12)，可以使用不同的材料系統(tǒng)，可以為了實(shí)現(xiàn)最佳性能而調(diào)整操作細(xì)節(jié)，以及可以添加額外的結(jié)構(gòu)，例如隧道結(jié)。
盡管通常是成功的，但是VCSEL也存在問題。特別地，在一些應(yīng)用中，可用的現(xiàn)有技術(shù)的分布布拉格反射器(DBR)與最優(yōu)相差甚遠(yuǎn)。為了理解其中的原因，有必要更加詳細(xì)地對(duì)DBR進(jìn)行思考。
在許多應(yīng)用中，DBR必須同時(shí)是高反射的和高導(dǎo)電的。事實(shí)上，當(dāng)用于VCSEL中時(shí)，DBR的反射性必須特別高，從而將光損耗降低到可以使激光器進(jìn)行工作的程度。反射率是通過堆疊具有顯著不同的折射率的材料層從而得以實(shí)現(xiàn)的，例如通過堆疊AlAs和GaAs的交替層。這種堆疊層可以在DBR之內(nèi)產(chǎn)生光駐波。
盡管堆疊式AlAs和GaAs的光學(xué)性能很好，但是AlAs層和GaAs層之間的陡峭的結(jié)將會(huì)形成阻礙電流的嚴(yán)重障礙。為了降低該障礙，使用過渡區(qū)域連接AlAs層和GaAs層，在過渡區(qū)域中材料組成逐漸地從AlAs變化到GaAs。而且，在多數(shù)VCSEL中，對(duì)DBR層進(jìn)行摻雜，從而提供降低電阻的自由載荷。理想情況下，結(jié)果是一種具有高反射率，并同時(shí)具有低的光吸收以及低的電阻的結(jié)構(gòu)。
實(shí)際上，光吸收隨著電場(chǎng)強(qiáng)度、波長(zhǎng)以及摻雜程度的增加而增加。而且，p類型摻雜物往往比n類型摻雜物具有更高的光吸收。另一方面，電阻幾乎不受電場(chǎng)強(qiáng)度和光波長(zhǎng)的影響，但是隨著摻雜程度的增加而降低。但是，p類型載荷(空穴)比n類型載荷(電子)具有低得多的遷移率。因此，隨著波長(zhǎng)的增加，例如使用輸出波長(zhǎng)為1300、1310或者1550nm的光的VCSEL，很難同時(shí)獲得低的光吸收和低的電阻。這是因?yàn)榻档碗娮璧淖杂奢d荷往往高度地吸收長(zhǎng)的光波長(zhǎng)。這種情況在頂部DBR中尤為如此，其中頂部DBR通常是p摻雜的。p載荷的較低的遷移率和p摻雜物的較高的光吸收往往會(huì)降低這種頂部DBR的性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)的長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSEL中會(huì)出現(xiàn)這樣一種矛盾為了降低電阻，自由載荷濃度應(yīng)該高，但是為了降低光吸收，自由載荷濃度應(yīng)該低。
另外，應(yīng)該理解，DBR生成以空間獨(dú)立的電場(chǎng)為特征的光駐波。也就是說，電場(chǎng)強(qiáng)度沿DBR的厚度方向發(fā)生變化。另外，形成DBR的材料對(duì)VCSEL的熱特性有強(qiáng)烈的影響。雙相材料，例如AlAs和GaAs往往具有非常好的熱傳導(dǎo)性。所以，熱量非常好地流過AlAs和GaAs堆疊。但是，以三種材料為特征的過渡區(qū)域具有相當(dāng)?shù)偷臒醾鲗?dǎo)性。這是因?yàn)檫^渡區(qū)域的晶體機(jī)構(gòu)發(fā)生高度畸變，這降低了熱傳導(dǎo)性。
因?yàn)樯鲜鲈颍糜诂F(xiàn)有技術(shù)VCSEL中的DBR具有這樣一些問題過高的光吸收、相對(duì)較差的熱傳導(dǎo)性以及相對(duì)較高的電阻，特別是當(dāng)產(chǎn)生長(zhǎng)波長(zhǎng)光的時(shí)候，情況尤為如此。因此，這樣一種新的分布布拉格反射器是有好處的它具有相對(duì)較低的光吸收以及相對(duì)較低的電阻，特別是在長(zhǎng)波長(zhǎng)處和在頂部DBR中，情況尤為如此。這樣一種新的分布布拉格反射器更有好處它具有相對(duì)較低的光吸收、相對(duì)較低的電阻以及相對(duì)較好的熱傳導(dǎo)性，特別是在長(zhǎng)波長(zhǎng)處和在頂部DBR中，情況尤為如此。
發(fā)明概要提供下面的對(duì)本發(fā)明的總結(jié)，用于幫助理解本發(fā)明所獨(dú)有的創(chuàng)新特性，并且該總結(jié)并不是要成為一種完整的描述。可以通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要視作一個(gè)整體，從而獲得對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面的完整理解。
所以，本發(fā)明的原理在于一種具有低的光吸收和低的電阻的新的分布布拉格反射器(DBR)。有益地是，以一種導(dǎo)致良好的熱傳導(dǎo)性的方式實(shí)現(xiàn)這樣一種DBR。
根據(jù)本發(fā)明的原理的分布布拉格反射器包含具有不同折射率的堆疊式材料層，使用非對(duì)稱過渡區(qū)域?qū)⑦@些材料層連接起來，其中在過渡區(qū)域內(nèi)的過渡階梯具有不同的材料組成、不同的摻雜程度以及不同的層厚度。而且，相鄰的過渡區(qū)域具有擁有不同厚度和不同摻雜程度的過渡階梯。有益地是，相鄰的過渡區(qū)域具有不同的整體厚度，較薄的過渡區(qū)域的摻雜程度相對(duì)較高并且位于DBR內(nèi)的光駐波具有低場(chǎng)強(qiáng)的位置處，并且較厚的過渡區(qū)域的摻雜程度相對(duì)較低并且位于光駐波具有相對(duì)較高場(chǎng)強(qiáng)的位置處。較薄的過渡區(qū)域同時(shí)改善了電傳導(dǎo)性和熱傳導(dǎo)性。
有益地是，堆疊式材料層包含AlAs和GaAs的交替層。更有益地是，堆疊材料層形成VCSEL(例如長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSEL)的一個(gè)p摻雜頂部鏡。
通過閱讀下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述或者實(shí)際使用本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更明確地理解本發(fā)明的新穎的特性。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明的詳細(xì)描述和所給出的特定的例子，當(dāng)指示本發(fā)明的特定實(shí)施例時(shí)，僅用于舉例說明的目的，這是因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明的詳細(xì)描述和后面的權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明確地理解本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種變化和修改。
附圖簡(jiǎn)述附圖進(jìn)一步顯示了本發(fā)明，并且與本發(fā)明的詳細(xì)描述一起用于解釋本方面的原理，在附圖中，在單獨(dú)的視圖中相同的數(shù)字代表相同或功能類似的元件，并且附圖被包含進(jìn)來并且形成了說明書的一部分。
在附圖中圖1顯示了一種典型的垂直腔表面發(fā)射激光器；圖2顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的原理的垂直腔表面發(fā)射激光器；以及圖3顯示了一種具有持續(xù)光波的分布布拉格反射器，并且該分布布拉格反射器符合本發(fā)明的原理。
注意到，在附圖中相同的數(shù)字代表相同的元件。另外，為了解釋方便，描述使用了方向符號(hào)，例如上和下，頂部和底部，以及較低和較高。這些來自附圖中顯示的元件的相對(duì)位置的符號(hào)是為了幫助理解本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例詳述現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，并且在附圖中顯示了該實(shí)施例的例子。
本發(fā)明的原理提供了非對(duì)稱分布布拉格反射器(DBR)以及提供了使用非對(duì)稱DBR的VCSEL。
現(xiàn)在參考圖2，該圖顯示了符合本發(fā)明的原理的垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)100。應(yīng)該將圖2理解為通常如圖1所顯示的形式配置的VCSEL的簡(jiǎn)化的“省略”示意圖。所以，圖1中和圖2中相同的元件采用相同的元件號(hào)。但是，VCSEL 100包含新穎的并且有用的頂部和底部分布布拉格反射器(DBR)。
如圖2中所示，VCSEL 100包含具有n類型電觸點(diǎn)14的n摻雜鎵砷化物(GaAs)襯底12。在GaAs襯底12上有n摻雜的較低的鏡堆疊160(一個(gè)DBR)，并且在較低的鏡堆疊160上放置n類型漸變折射率的較低的隔離器18。下面將更加詳細(xì)地描述該較低的鏡堆疊160。
在較低的隔離器18上形成具有擁有多個(gè)量子阱的P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的有源區(qū)域20。有益地是，有源區(qū)域20的組成是AlGaAs，并且在形成有源區(qū)域20的不同層中特定的鋁含量是變化的。例如，一個(gè)層可以具有20％到30％的鋁，而相鄰層可以具有到0到5％的鋁?？梢杂性S多交替層，這依賴于在有源區(qū)域20中量子阱是什么樣的。
在有源區(qū)域20上有p類型漸變折射率頂部隔離器22。在頂部隔離器22上放置p類型頂部鏡堆疊240(另一個(gè)DBR)。下面將更加詳細(xì)地描述較高的鏡堆疊240。
在頂部鏡堆疊240上有p類型傳導(dǎo)層、p類型GaAs蓋層以及p類型電觸點(diǎn)，所有這些都被用260表示。如在VCSEL 10(見圖1)中，較低的隔離器18和頂部隔離器22使較低的鏡堆疊160與頂部鏡堆疊240分離，從而形成了以特定波長(zhǎng)進(jìn)行諧振的光學(xué)腔。
仍然參考圖2，頂部鏡堆疊240包含絕緣區(qū)域140，有益地是，通過形成具有擁有高的鋁含量(97％-98％)的AlGaAs層的頂部鏡堆疊240，然后沿著一個(gè)環(huán)形圈使該高鋁含量層氧化，從而生成該區(qū)域140。所以氧化過程生成了氧化物絕緣區(qū)域140。
在工作中，外部偏壓導(dǎo)致電流21流入VCSEL 100。絕緣區(qū)域140形成導(dǎo)入有源區(qū)域20的電流，在該處一些電子被轉(zhuǎn)化為光子。這些光子在較低的鏡堆疊160和頂部鏡堆疊240之間來回碰撞(諧振)。盡管較低的鏡堆疊160和頂部鏡堆疊240是非常好的反射器，但是這些光子中的一些以光23的形式泄漏出來，并且沿一條光路傳播。仍然參考圖2，光23通過元件260中的開口300，并且從垂直腔表面發(fā)射激光器100的表面出去。
圖2的VCSEL 100與圖1的VCSEL 10有顯著的區(qū)別，并且區(qū)別之處在于頂部鏡堆疊240和較低的鏡堆疊160中的不對(duì)稱性。有益地是，通過具有不同的AlxGa1-xAs組成的層來形成這些鏡堆疊。盡管本發(fā)明的原理特別適用于p摻雜頂部鏡堆疊(這是因?yàn)閜摻雜材料更具光學(xué)吸收性，這些材料更受益于本發(fā)明)，但是這些原理適用于任意一種類型的摻雜。而且，盡管所顯示的實(shí)施例基于AlxGa1-xAs材料系統(tǒng)，但是本發(fā)明的原理適用于很大范圍的合成半導(dǎo)體材料系統(tǒng)。
圖3顯示了適用于較低的鏡堆疊160或頂部鏡堆疊240中的任意一種或適用于這兩種的分布布拉格反射器400。在工作中，在分布布拉格反射器內(nèi)形成一個(gè)駐波。這樣一個(gè)駐波的標(biāo)準(zhǔn)化功率波形402，如由對(duì)本發(fā)明的一個(gè)特殊實(shí)施例的光學(xué)模擬所計(jì)算的那樣，疊加在分布布拉格反射器400上。圖3還顯示了包含分布布拉格反射器400的單個(gè)層的相對(duì)厚度，并且用垂直線之間的間隔指示每個(gè)層的相對(duì)厚度。如圖3中所示，分布布拉格反射器400至少包含層280到320。實(shí)際中，可以有多組這樣的層(因此，一個(gè)給定的分布布拉格反射器可以包含上百個(gè)單個(gè)層)。
仍然參考圖3，最近的垂直線間隔發(fā)生在電場(chǎng)最小的地方(接近于零)，也就是在層300附近。這指示了形成AlAs到GaAs結(jié)(在該處組成從100％AlAs變成100％GaAs)的層的相對(duì)較小的厚度。形成該結(jié)的層具有相對(duì)較高的摻雜程度，這降低了AlAs到GaAs過渡區(qū)域上的電阻。但是，因?yàn)殡妶?chǎng)在該過渡區(qū)域中是低的，所以盡管有高的摻雜程度，光吸收也還是低的。
但是，仍然參考圖3，在電場(chǎng)高的地方(也就是在層290附近)，垂直線間隔相對(duì)較大，這代表相對(duì)較厚的單個(gè)層。這代表一個(gè)界面結(jié)，在該處GaAs(0％Al)組成變成AlAs(0％Ga)。該區(qū)域的摻雜程度相對(duì)較高，這有助于降低局部高電場(chǎng)的光吸收。GaAs到AlAs過渡區(qū)域的相對(duì)較大的厚度有助于降低電阻，而不會(huì)顯著增加光吸收。
所以，符合本發(fā)明的原理的DBR在界面結(jié)厚度和界面結(jié)摻雜分布這兩方面都是不對(duì)稱的。使用耦合摻雜分布和組成分布也有助于改善本發(fā)明的性能。
表1中提供了用于具有0％到100％Al組成范圍的AlxGa1-xAs材料系統(tǒng)中1310nm處的非對(duì)稱p摻雜DBR的實(shí)施例。提供了特定的層厚度、摻雜濃度以及材料組成。表1中的第一個(gè)界面結(jié)是AlAs(100％Al組成)到GaAs(0％Al組成)異質(zhì)結(jié)，該第一界面結(jié)包含行1到行10中的層。類似地，行13到行22列出了第二個(gè)界面結(jié)的層，即GaAs(0％Al組成)到AlAs(100％Al組成)異質(zhì)結(jié)。
通過對(duì)比第一個(gè)界面結(jié)的總厚度(20nm)和第二個(gè)界面結(jié)的總厚度(40nm)，可以看出本實(shí)施例的非對(duì)稱性。通過對(duì)比圖4中最左邊、向下的材料組成的過渡的較陡峭的平均坡度和最右邊、向上的過渡的不那么陡峭的平均坡度，也可以看到該非對(duì)稱性。注意到，第一個(gè)界面結(jié)的摻雜濃度的范圍是從2.86E+18cm-3到6.17E+18cm-3，而第二個(gè)界面結(jié)的摻雜濃度的范圍是從6.65E+17cm-3到1.93E+18cm-3。與界面結(jié)厚度的非對(duì)稱性和摻雜范圍的非對(duì)稱性分別起作用時(shí)相比，它們共同起作用時(shí)可以提供較低的光吸收和較低的電阻。
表1
有這樣的情況材料組成從0％變化到100％是我們不希望得到的。因此，表2提供了另一種實(shí)施例的DBR，它符合本發(fā)明的原理。這種DBR是適用于1310nm VCSEL的p摻雜AlxGa(1-x)As DBR。這種DBR的Al組成的范圍受到限制，并且Al組成的范圍為從0％到85％。
表2
通過表2，可以明顯地看出本實(shí)施例的總界面結(jié)厚度和摻雜濃度范圍的兩重非對(duì)稱性。而且，通過對(duì)比表2的行和表1的對(duì)應(yīng)行，可以看出除了材料組成范圍不同之外，摻雜濃度范圍也是不同的。所以，本發(fā)明的最佳實(shí)施例可以在很多方面進(jìn)行變化，包含階梯的數(shù)量、單個(gè)階梯尺寸大小、總異質(zhì)結(jié)厚度、摻雜濃度范圍以及材料組成范圍。
這里所描述的實(shí)施例和例子最好地解釋了本發(fā)明和它的實(shí)際應(yīng)用，并且由此使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以制造和利用本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，上述的描述和例子僅起到說明和舉例的作用。本發(fā)明的其它變體和修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是明顯的，并且所附的權(quán)利要求書的作用就是涵蓋這些變體和修改。所進(jìn)行的描述不是為了窮盡本發(fā)明或限制本發(fā)明的范圍。根據(jù)上述說明，可以做出許多修改和變體，而不偏離所附的權(quán)利要求書的精神和范圍?？梢哉J(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的使用可以涉及具有不同特性的部件。由所附的權(quán)利要求書規(guī)定本發(fā)明的范圍，在所有方面給出了等同物的完整知識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種分布布拉格反射器，包含包含第一二元組成和具有第一折射率的摻雜第一半導(dǎo)體層；包含第二二元組成和具有不同于所述第一折射率的第二折射率的摻雜第二半導(dǎo)體層；以及夾在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的第一過渡區(qū)域，其中所述第一過渡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度和多個(gè)摻雜程度的摻雜第一過渡半導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1中所述的分布布拉格反射器，進(jìn)一步包含包含所述第一二元組成的摻雜第三半導(dǎo)體層；以及夾在所述第二半導(dǎo)體層和所述第三半導(dǎo)體層之間的第二過渡區(qū)域，所述第二過渡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度和多個(gè)摻雜程度的摻雜第二過渡半導(dǎo)體層，其中所述第二過渡區(qū)域不同于所述第一過渡區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1中所述的分布布拉格反射器，其中所述第一半導(dǎo)體層包含AlAs。
4.如權(quán)利要求3中所述的分布布拉格反射器，其中所述第二半導(dǎo)體層包含GaAs，并且其中所述摻雜第一過渡半導(dǎo)體層包含Al、Ga以及As。
5.一種激光器，包含摻雜襯底；與所述襯底相鄰的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域響應(yīng)于所施加的電流以預(yù)定的波長(zhǎng)發(fā)光；位于所述有源區(qū)域和所述襯底之間的摻雜第一分布布拉格反射器鏡，所述第一分布布拉格反射器鏡將所述有源區(qū)域發(fā)出的光反射回所述有源區(qū)域；與所述有源區(qū)域相鄰的摻雜第二分布布拉格反射器鏡，所述第二分布布拉格反射器鏡將所述有源區(qū)域發(fā)出的光反射回所述有源區(qū)域；其中所述第二分布布拉格反射器鏡包含包含第一二元組成和具有第一折射率的摻雜第一鏡半導(dǎo)體層；包含第二二元組成和具有不同于所述第一折射率的第二折射率的摻雜第二鏡半導(dǎo)體層；以及位于所述第一鏡半導(dǎo)體層和所述第二鏡半導(dǎo)體層之間的第一過渡鏡區(qū)域，所述第一過渡鏡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度和多個(gè)摻雜程度的摻雜第一過渡鏡半導(dǎo)體層。
6.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中垂直于所述襯底發(fā)出所述激光輸出。
7.如權(quán)利要求6中所述的激光器，進(jìn)一步包含包含所述第一二元組成并具有所述第一折射率的摻雜第三鏡半導(dǎo)體層；以及位于所述第二鏡半導(dǎo)體層和所述第三鏡半導(dǎo)體層之間的第二過渡鏡區(qū)域，所述第二過渡鏡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度和多個(gè)摻雜程度的摻雜第二過渡鏡半導(dǎo)體層，其中所述第二過渡鏡區(qū)域不同于所述第一過渡鏡區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7中所述的激光器，其中由所述有源區(qū)域以所述預(yù)定波長(zhǎng)發(fā)出的光在所述第一過渡鏡區(qū)域產(chǎn)生最小電場(chǎng)。
9.如權(quán)利要求8中所述的激光器，其中所述第一過渡鏡半導(dǎo)體層的摻雜程度高于所述第二過渡鏡半導(dǎo)體層。
10.如權(quán)利要求8中所述的激光器，所述第二過渡鏡區(qū)域比所述第一過渡鏡區(qū)域厚。
11.如權(quán)利要求7中所述的激光器，其中所述第一二元組成是AlAs。
12.如權(quán)利要求11中所述的激光器，其中所述第二二元組成是GaAs。
13.如權(quán)利要求12中所述的激光器，其中所述第一過渡鏡半導(dǎo)體層包含包含Al、Ga以及As的層。
14.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中所述有源區(qū)域至少包含一個(gè)量子阱。
15.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中所述第二分布布拉格反射器鏡是p摻雜。
16.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中所述第二分布布拉格反射器鏡包含用于限制激光器內(nèi)的電流的絕緣區(qū)域。
17.如權(quán)利要求5中所述的激光器，進(jìn)一步包含位于所述第二分布布拉格反射器鏡和所述有源區(qū)域之間的隔離器。
18.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中所述第一分布布拉格反射器鏡包含包含所述第一二元組成的n摻雜第一底部鏡半導(dǎo)體層；包含所述第二二元組成的n摻雜第二底部鏡半導(dǎo)體層；以及位于所述第一底部鏡半導(dǎo)體層和所述第二底部鏡半導(dǎo)體層之間的第一過渡底部鏡區(qū)域，所述第一過渡底部鏡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度和多個(gè)摻雜程度的n摻雜鏡半導(dǎo)體層。
19.一種垂直腔表面發(fā)射激光器，包含n摻雜襯底；與所述襯底相鄰的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域響應(yīng)于所施加的電流以預(yù)定的波長(zhǎng)發(fā)光；將所述有源區(qū)域發(fā)出的光反射回所述有源區(qū)域的n摻雜底部分布布拉格反射器鏡；與所述有源區(qū)域相鄰的摻雜頂部分布布拉格反射器鏡，所述頂部分布布拉格反射器鏡將所述有源區(qū)域發(fā)出的光反射回所述有源區(qū)域；其中所述頂部分布布拉格反射器鏡包含包含AlAs的摻雜第一鏡半導(dǎo)體層；包含GaAs的摻雜第二鏡半導(dǎo)體層；以及位于所述第一鏡半導(dǎo)體層和所述第二鏡半導(dǎo)體層之間的第一過渡區(qū)域，所述第一過渡鏡區(qū)域包含多個(gè)具有多個(gè)厚度、多個(gè)摻雜程度以及多個(gè)組成的摻雜AlxGa1-xAs層。
20.如權(quán)利要求19中所述的垂直腔表面發(fā)射激光器，其中所述第一過渡鏡區(qū)域具有擁有0％到85％Al組成的AlxGa(1-x)As層。
21.如權(quán)利要求1中所述的分布布拉格反射器，其中所述多個(gè)摻雜第一過渡半導(dǎo)體層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度和摻雜程度。
26.如權(quán)利要求2中所述的分布布拉格反射器，其中所述多個(gè)摻雜第二過渡半導(dǎo)體層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度和摻雜程度。
27.如權(quán)利要求5中所述的激光器，其中所述多個(gè)摻雜第一過渡半導(dǎo)體層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度和摻雜程度。
28.如權(quán)利要求7中所述的激光器，其中所述多個(gè)摻雜第二過渡半導(dǎo)體層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度和摻雜程度。
29.如權(quán)利要求18中所述的激光器，其中所述多個(gè)n摻雜鏡半導(dǎo)體層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度和摻雜程度。
30.如權(quán)利要求19中所述的垂直腔表面發(fā)射激光器，其中所述多個(gè)摻雜AlxGa1-xAs層中的每個(gè)都具有彼此不同的厚度、摻雜程度以及組成。
全文摘要
一種適用于垂直腔表面發(fā)射激光器的非對(duì)稱分布布拉格反射器(DBR)。該非對(duì)稱DBR包含具有不同折射率的堆疊式材料層，使用非對(duì)稱過渡區(qū)域?qū)⑦@些材料層連接起來，其中在過渡區(qū)域內(nèi)的過渡階梯具有不同的材料組成、不同的摻雜程度以及不同的層厚度。相鄰的過渡區(qū)域具有不同的過渡階梯。較薄的過渡區(qū)域的摻雜程度相對(duì)較高并且位于DBR內(nèi)的光駐波在該處具有低場(chǎng)強(qiáng)的位置處。較厚的過渡區(qū)域的摻雜程度相對(duì)較低并且位于光駐波在該處具有相對(duì)較高場(chǎng)強(qiáng)的位置處。有益地是，在Al
文檔編號(hào)H01S5/30GK1613170SQ02826188
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者S·S·維拉里爾, R·H·約翰遜 申請(qǐng)人:菲尼薩公司