《通过曲面镜工艺实现绿色垂直腔面发射激光器》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2020-05-17
  • 日本索尼公司已将其弯曲镜面垂直腔面发射激光器(VCSEL)工艺扩展到了约515-518nm的绿色波长。在先前的工作中,索尼生产了具有曲面镜后反射器的低阈值445nm蓝色VCSEL。

    曲面镜通过减少衍射效应而允许更长的腔体长度。相对于分布式布拉格反射器(DBR),为了进行热量管理,需要更长的长度以利用GaN更高的导热率。索尼的研究人员指出大部分带有显示器的设备会发出很宽的波长范围的光,但只有一小部分可见,这会浪费大量输入功率。他们在视网膜扫描显示器等应用中使用高方向性、低功耗的VCSEL来降低较低的损耗提供足够的功率。

    绿色VCSEL的外延材料由在(20-21)n-GaN衬底上的金属有机化学气相沉积(MOCVD)III-N层组成。有源区由被GaN势垒层隔开的四个氮化铟镓(InGaN)量子阱组成。底部曲面镜的制作方法是,将晶片减薄,然后应用树脂盘加热以换为液滴,然后进行反应离子蚀刻。树脂滴充当蚀刻的牺牲掩模,从而形成透镜形的曲面。底部反射镜用14对Ta2O5 / SiO2完成。

    最终将VCSEL切成小方块,并将p面朝上安装在5.6mm TO-CAN封装中,而没有安装底座。测试是在25°C的Peltier冷却器上使用VCSEL以连续波模式进行的。激光阈值电流为1.8mA,相当于14.4kA / cm2,墙上插头的效率小于0.1%。

    初始发射峰在515.2nm处,当电流在5-6mA范围内时跃升至517.9nm。 2.7nm跃点表明有效腔长度为18.6μm。随着注入电流的增加,输出光变得更加偏振:1mA时为0.14,8mA时为0.93。偏振角相对于III族氮化物晶体结构是固定的并且在a方向([-12-10])。远场发射模式近似为高斯,半峰全宽(FWHM)发散度约为9°。

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