高κ半导体激光器的制作方法

高
κ
半导体激光器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术与于2022年2月16日提交的标题为“高κ半导体激光器(high kappa semiconductor lasers)”的第17/176,968号美国专利申请相关，该相关美国专利申请的整个公开通过引用明确并入本文。
技术领域
3.本发明涉及半导体激光器，并且特别地涉及靠近激光器后部具有高κ光栅的分布反馈(dfb)半导体激光器。


背景技术：

4.参见图1和图2，描绘了常规半导体晶片10，其具有衬底11和形成在其上的多个分布反馈(dfb)激光器12。形成在晶片10上的常规dfb激光器12遭受背刻面光栅相位变化，这导致不可预测的产量。参考图1，示出了晶片10的一部分上优质dfb激光器12(实心椭圆)和不良dfb激光器12(空心椭圆)的分布。这种分布是限定光栅的电子束光刻和限定刻面位置的常规光刻的相对对准起作用的结果。
5.出于多种原因，优选增加优质dfb激光器12(实心椭圆)的数量。首先，提高制造过程中生产的优质激光器的产量。其次，在由并排放置在衬底11上的连续并排激光器12形成的激光器阵列的情况下，需要具有高质量的连续激光器12。


技术实现要素：

6.在本公开的示例性实施例中，提供了一种半导体激光器。半导体激光器包括：具有纵向轴线、后刻面端和前刻面端的有源区，前刻面端发射来自半导体激光器的输出光束；以及沿有源区的纵向轴线定位的多个衍射光栅。多个衍射光栅包括靠近有源区的后刻面端定位的第一衍射光栅以及纵向地定位在第一衍射光栅与前刻面端之间的至少一个附加衍射光栅，第一衍射光栅具有第一κ值，并且至少一个附加衍射光栅具有至少第二κ值，第一κ值大于第二κ值。
7.在其示例中，第一κ值至少为80/cm。在其变型中，第一κ值至少为100/cm。
8.在其另一示例中，第一κ值在80/cm至300/cm的范围内，并且第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。在其变型中，第二κ值在20/cm至50/cm的范围内。在其另一变型中，第二κ值在20/cm至40/cm的范围内。在其进一步的变型中，第二κ值在10/cm至40/cm的范围内。在其又一变型中，第一κ值在80/cm至300/cm的范围内。
9.在其进一步的示例中，第一κ值至少为80/cm，并且第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。
10.在其又另一示例中，第一κ值与第二κ值的比值为1.5至20。
11.在其仍另一示例中，第一κ值与第二κ值的比值为1.6至20。
12.在其进一步的示例中，第一κ值与第二κ值的比值为2至20。
13.在其又仍进一步的示例中，第一衍射光栅为均匀光栅。
14.在仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括四分之一波长移位(qws)光栅。
15.在其又进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括啁啾光栅。
16.在其仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统。在其变型中，不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统包括靠近第一光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅、第三光栅和前均匀光栅是邻接的。在其变型中，第一光栅具有第一间距，后均匀光栅具有第二间距，第三光栅具有第三间距，并且前均匀光栅具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
17.在其又仍另一示例中，至少一个附加衍射光栅包括非邻接不对称波纹间距调制光栅系统。在其变型中，非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅和前均匀光栅中的至少一者相对于第三光栅由一区域纵向地分开。在其另一变型中，非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅和第三光栅由第一区域纵向地分开，并且前均匀光栅和第三光栅由第二区域纵向地分开。在其变型中，第一光栅具有第一间距，后均匀光栅具有第二间距，第三光栅具有第三间距，并且前均匀光栅具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
18.在其又仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅在第一光栅与前刻面端之间提供连续可变的间距。
19.在其进一步的示例中，半导体激光器进一步包括设置在有源区的前刻面端上的反射率小于5％的第一反射涂层和设置在有源区的后刻面端上的反射率小于5％的第二反射涂层。
20.在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种半导体激光器阵列。半导体激光器阵列包括：半导体衬底；以及形成在半导体衬底上的多个半导体激光器。多个半导体激光器中的每一者包括：具有纵向轴线、后刻面端和前刻面端的有源区，前刻面端发射半导体激光器的输出光束；以及沿有源区的纵向轴线定位的多个衍射光栅。多个衍射光栅包括靠近有源区的后刻面端定位的第一衍射光栅和纵向地定位在第一衍射光栅与前刻面端之间的至少一个附加衍射光栅，第一衍射光栅具有第一κ值，并且至少一个附加衍射光栅具有至少第二κ值，第一κ值大于第二κ值。
21.在其示例中，第一κ值至少为80/cm。在其变型中，第一κ值至少为100/cm。
22.在其另一示例中，第一κ值在80/cm至300/cm的范围内，并且第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。在其变型中，第二κ值在20/cm至50/cm的范围内。在其另一变型中，第二κ值在20/cm至40/cm的范围内。在其进一步的变型中，第二κ值在10/cm至40/cm的范围内。在其又一变型中，第一κ值在80/cm至300/cm的范围内。
23.在其进一步的示例中，第一κ值至少为80/cm，并且第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。
24.在其又另一示例中，第一κ值与第二κ值的比值为1.5至20。
25.在其仍另一示例中，第一κ值与第二κ值的比值为1.6至20。
26.在其又进一步的示例中，第一κ值与第二κ值的比值为2至20。
27.在其又仍进一步的示例中，第一衍射光栅为均匀光栅。
28.在仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括四分之一波长移位(qws)光栅。
29.在其又进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括啁啾光栅。
30.在其仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅包括不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统。在其变型中，不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统包括纵向靠近第一光栅定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅、第三光栅和前均匀光栅是邻接的。在其变型中，第一光栅具有第一间距，后均匀光栅具有第二间距，第三光栅具有第三间距，并且前均匀光栅具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
31.在其又仍另一示例中，至少一个附加衍射光栅包括非邻接不对称波纹间距调制光栅系统。在其变型中，非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅和前均匀光栅中的至少一者相对于第三光栅由一区域纵向地分开。在其另一变型中，非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，后均匀光栅和第三光栅由第一区域纵向地分开，并且前均匀光栅和第三光栅由第二区域纵向地分开。在其变型中，第一光栅具有第一间距，后均匀光栅具有第二间距，第三光栅具有第三间距，并且前均匀光栅具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
32.在其又仍进一步的示例中，至少一个附加衍射光栅在第一光栅与前刻面端之间提供连续可变的间距。
33.在其进一步的示例中，半导体激光器中的每一者进一步包括设置在有源区的前刻面端上的反射率小于5％的第一反射涂层和设置在有源区的后刻面端上的反射率小于5％的第二反射涂层。
附图说明
34.通过参考以下结合附图对示例性实施例的说明，本公开的上述特征和优点及其他特征和优点以及其实现方式将变得更加明显并将易于理解，其中：
35.图1示出了其上形成有多个dfb激光器的常规半导体晶片的代表性视图；
36.图2示出了在图1的半导体晶片上形成的两个各有分别的dfb激光器的竖直横截面的代表性视图；
37.图3示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的一个或多个低κ光栅；
38.图4示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ光栅；
39.图5示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ四分之一波长移位光栅；
40.图6示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ啁啾光栅；
41.图7示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ不对称波纹间距调制光栅系统；
42.图8示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅以及定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ不对称波纹间距调制非邻接光栅系统；
43.图9示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有(第一结构配置)靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅和定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ光栅系统；
44.图10示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有(第二结构配置)靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅和定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ光栅系统；
45.图11示出了示例性dfb激光器的竖直横截面的代表性视图，该示例性dfb激光器具有(第三结构配置)靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅和定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ光栅系统；并且
46.图12示出了示例性dfb激光器的代表性俯视图，该示例性dfb激光器具有(第四结构配置)靠近激光器的后刻面定位的高κ光栅和定位在高κ光栅与激光器的前刻面之间的低κ光栅系统。
47.贯穿多个视图，相应的附图标记表示相应的零件。本文阐述的范例示出了本发明的示例性实施例，并且这样的范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
48.为促进对本公开原理的理解的目的，现参考附图中所示的实施例，实施例如下所述。本文公开的实施例并不旨在穷举或将本公开限制于以下详细说明中公开的精确形式。相反，选择并描述实施例是为了使本领域的其他技术人员可以利用它们的教导。因此，并不因此意图限制本公开的范围。贯穿几个视图，相应的附图标记表示相应的零件。
49.术语“耦合(couples)”、“耦合(coupled)”、“耦合器(coupler)”及其变体用于既包括两个或更多个部件直接物理接触的布置又包括两个或更多个部件彼此不直接接触(例如，部件通过至少第三部件“耦合(coupled)”)但仍彼此合作或相互作用的布置。
50.除非另有指示，否则说明书和权利要求中使用的表述特征大小、数量和物理性质的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则在前述说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本领域技术人员利用本文公开的教导寻求获得的期望性质而变化。
51.在本说明书和权利要求书中的一些情况下，数字术语，诸如第一、第二、第三和第四，用于指代各种部件或特征。这样的使用不旨在表示部件或特征的顺序。相反，数字术语用于帮助读者识别被标记的部件或特征，而不应被狭隘地解释为提供部件或特征的特定顺序。
52.参见图2，描绘了一对常规半导体dfb激光器12a和12b。每个激光器12包括有源层14a、14b、n型包层16a、16b、以及p型包层18a、18b。有源层14a、14b具有纵向轴线20a、20b。有源层14a、14b在纵向方向上由后刻面30a、30b和前刻面32a、32b界定。后刻面端30a、30b具有设置在其上的高反射率涂层。示例性的高反射率涂层反射70％或更多的入射光。前刻面端32a、32b具有设置在其上的低反射率涂层。示例性的低反射率涂层反射高达5％的入射光。
53.激光器12a、12b包括沿着纵向轴线20a、20b的衍射光栅40a、40b。观察靠近后刻面30a、30b的区域42a、42b，衍射光栅40a、40b具有与后刻面30a、30b不同的间隙。现有的制造方法无法控制这种间隔差异。例如，对于具有200纳米(nm)周期的光栅40a、40b，靠近后刻面30a、30b的光栅刻线(tooth)的对准必须被对准并控制到优于50nm。如果无法做到此则会导致晶片10上功能激光器的产量降低。此外，这种间隔差异会影响由刻面反射的光和由光栅反射的光的相对相位，这又会影响激光器的性能。
54.参见图3，描绘了半导体dfb激光器100。如本领域已知的，激光器100形成在半导体衬底101上。此外，按照惯例，多个激光器100并排形成在衬底101上。典型地，衬底101的一部分和相应的激光器从剩余部分断开，以提供单个激光器单元。然而，包含多个并排激光器的衬底101的较大部分可以作为单元断开。多个并排的激光器100形成激光器阵列。
55.激光器100包括有源层102、n型包层104和p型包层106。有源层102、n型包层104和p型包层106中的每一者在纵向轴线110上从激光器100的前刻面112延伸到激光器100的后刻面114。激光器100包括p型包层106中的光栅系统120，其沿着激光器100的纵向方向110延伸。在实施例中，光栅系统120从激光器100的前刻面112延伸到激光器100的后刻面114。在实施例中，光栅系统120不延伸到前刻面112和后刻面114中的至少一者，而是在靠近前刻面112和后刻面114中的至少一者的有源层102的一部分上留下间隙。在实施例中，n型包层104定位在有源层102上方，并且p型包层106定位在有源层102下方。
56.光栅系统120包括多个光栅。在实施例中，光栅系统120从靠近激光器100的后刻面114定位的第一光栅到靠近激光器100的前刻面112定位的第二光栅是连续的。在实施例中，光栅系统120从靠近激光器100的后刻面114定位的第一光栅到靠近激光器100的前刻面112定位的第二光栅是非连续的。在实施例中，光栅系统120可以定位在有源层102下方。
57.如图3所示，光栅系统120包括靠近激光器100的后刻面114定位的高κ光栅122，以及纵向地定位在高κ光栅122与激光器100的前刻面112之间的一个或多个低κ光栅124。如本领域所提到的，光栅的κ值(kappa value)是光栅的耦合系数。通过使高κ光栅靠近激光器100的后刻面114定位，光栅系统120的耦合强度在激光器100的这个区域中增加。高κ光栅122充当高反射镜。在实施例中，高κ光栅122与一个或多个低κ光栅124同时制作，因此来自高κ光栅122的反射的相位是已知的，并且激光器100的性能得到保证。这导致形成在半导体晶片10上的激光器100的产量增加，并且半导体晶片10上的相邻激光器100的性能将用于激光器阵列中。在实施例中，前刻面112和后刻面114中的每一者包括低反射率涂层，以避免有源层102中的光反射相位的变化。
58.光栅系统120的高κ光栅122和光栅系统120的低κ光栅124的κ值以及光栅系统120的高κ光栅122的κ值与光栅系统120的低κ光栅124的κ值的比值影响激光器100的各种特性，诸如激光器100的阈值电流、斜率、波长、和侧模抑制比(smsr)。激光器100在光栅系统120的高κ光栅122和低κ光栅124的各种κ值下进行模拟，其中，高κ光栅122为均匀光栅，并且低κ光栅124为四分之一波长移位(qws)光栅，如图5所示。四分之一波长移位光栅包括第一光栅区域和第二光栅区域，每个光栅区域具有恒定的光栅间距和深度。第一光栅区域和第二光栅区域在第一光栅结构与第二光栅结构之间的界面处以π的相位跳变接合。高κ光栅122和低κ光栅124中的每一者具有203纳米(nm)的示例性间距。高κ光栅122的示例性纵向长度为100微米(微米)，并且低κ光栅124的示例性纵向长度为799微米，其中，相位跳变位于更靠近高κ光栅122附近的低κ光栅124的后端，例如在距离低κ光栅124的后端266nm处。激光器100可以实现其他尺寸。
59.根据模拟，高κ光栅122的κ值至少为100/cm的优点之一是激光器100的阈值电流为25毫安(ma)。高κ光栅122的κ值在80/cm到200/cm的范围内并且低κ光栅124的κ值在10/cm到50/cm的范围内的优点之一是激光器100的阈值电流小于25毫安(ma)(导致高κ光栅122的κ值与低κ光栅124的κ值的比值在1.6到20的范围内)。高κ光栅122的κ值在80/cm到300/cm的范围内并且低κ光栅124的κ值在10/cm到40/cm的范围内的优点之一是激光器100的斜率至少为0.1毫瓦每毫安(mw/ma)(导致高κ光栅122的κ值与低κ光栅124的κ值的比值在2到20的范围内)。高κ光栅122的κ值在80/cm到大约200/cm的范围内并且低κ光栅124的κ值在10/cm到50/cm的范围内的优点之一是激光器100的smsr至少为40分贝(db)(导致高κ光栅122的κ值与低κ光栅124的κ值的比值在1.6到20的范围内)并且在10/cm到55/cm的范围内为激光器100的smsr至少为30分贝(db)(导致高κ光栅122的κ值与低κ光栅124的κ值的比值在1.5到20的范围内)。
60.在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值至少为80/cm。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值至少为100/cm。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值在80/cm至200/cm的范围内。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值至少为80/cm，并且光栅系统120的低κ光栅124的κ值在10/cm至50/cm的范围内。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值在80/cm至200/cm的范围内，并且光栅系统120的低κ光栅124的κ值在10/cm至50/cm的范围内。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122的κ值在80/cm至200/cm的范围内，并且光栅系统120的低κ光栅124的κ值在20/cm至40/cm的范围内。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122与低κ光栅124的κ值的比值在1.5至20的范围内。在实施例中，光栅系统120的高κ光栅122与低κ光栅124的κ值的比值在2至20的范围内。
61.如本文所述，上述模拟基于图5所示的布置进行。利用图4的布置和利用图6的布置可以获得类似的结果，在图4的布置中，光栅系统120的低κ光栅124为均匀光栅，在图6的布置中，光栅系统120的低κ光栅124为啁啾光栅。在实施例中，至少一个附加衍射光栅124在高κ光栅122与前刻面112之间提供连续可变的间距。
62.参见图7，激光器100包括用于低κ光栅124的不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统。不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统包括靠近高κ光栅122定位并具有纵向长度132的后均匀光栅130、靠近前刻面112定位并具有纵向长度136的前均匀光栅134、以及纵向地定位在后均匀光栅130与前均匀光栅134之间并具有纵向长度140的光栅138。光栅138具有不
同于光栅130和光栅134的间距。后均匀光栅130、光栅138和前均匀光栅134是邻接的，并且在低κ光栅124的区域之间相位是连续的。在实施例中，高κ光栅122具有第一间距，后均匀光栅130具有第二间距，光栅138具有第三间距，并且前均匀光栅134具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
63.参见图8，激光器100包括用于低κ光栅124的非邻接不对称波纹间距调制光栅系统。非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近高κ光栅122定位并具有纵向长度152的后均匀光栅150、靠近前刻面112定位并具有纵向长度156的前均匀光栅154、纵向地定位在后均匀光栅150与前均匀光栅154之间并具有纵向长度160的光栅158。光栅158具有不同于光栅150和光栅154的间距。后均匀光栅150和光栅158由区域162纵向地分开，并且前均匀光栅154和光栅158由区域164纵向地分开。在示例中，区域162和区域164中的每一者不包括任何光栅结构。例如，区域162和区域164中的每一者可以由p型包层材料构成，并且没有任何光栅结构。在另一示例中，区域162和区域164中的每一者可以包括不同于p型包层材料的材料块，并且也没有任何光栅结构。这样，后均匀光栅150和光栅158是非邻接的，并且前均匀光栅154和光栅158是非邻接的。在实施例中，光栅158与后均匀光栅150和前均匀光栅154中的一者邻接。在实施例中，高κ光栅122具有第一间距，后均匀光栅150具有第二间距，光栅158具有第三间距，并且前均匀光栅154具有第四间距，第三间距不同于第一间距、第二间距和第四间距。
64.激光器100的若干结构特征可以导致图3所示的布置，即靠近后端面114具有高κ光栅122，并且在高κ光栅122与前刻面端112之间纵向具有低κ光栅124。图9至图12提供了示例。图9至图12中的每一者示出了示例性结构，但是示例性结构也可以在各种实施例中组合。
65.参见图9，较低的κ光栅124示出为均匀光栅。与较低的κ光栅124的光栅高度d
124
相比，高κ光栅122通过具有较大高度d
122
的光栅来形成。如图所示，高κ光栅122和低κ光栅124中的每一者的间距是相同的，但是在实施例中，可以是不同的。
66.参见图10，较低的κ光栅124示出为均匀光栅。高κ光栅122由竖直堆叠的多个光栅形成，示例性地为光栅170和光栅172。如图所示，高κ光栅122和低κ光栅124中的每一者的间距是相同的，但是在实施例中，可以是不同的。
67.参见图11，较高的κ光栅122示出为具有间距p
122
的均匀光栅。较低的κ光栅124通过具有与122相同厚度的光栅而形成，但是从光栅中去除了多个“刻线”以降低其强度。
68.参见图12(平面图)，较高的κ光栅122示出为横向宽度为w
122
的均匀光栅。较低的κ光栅124通过在光栅刻线的横向宽度上制造间隙来形成，以便降低κ。如图所示，在图12中，激光器100可以包括沿激光器100的纵向长度延伸的脊118。
69.本文公开的实施例中激光器100的布置的优点之一是，后刻面反射光的相位由高κ光栅决定，而不是由端面114相对于光栅112的位置决定。这允许设计较低的κ光栅124的各种实施例的特性，诸如qws、均匀、啁啾等，以优化激光器100的阈值电流、斜率和其他特性。此外，可以选择已知的相位来耐受来自外部反射的背反射或由于折射率失配而导致的增加的前刻面反射，例如来自环氧树脂的反射(由于前刻面112上的环氧树脂，反射率为0％到4％)。可以选择高κ光栅122和低κ光栅124的长度以及每个光栅的特性，诸如qws光栅中的π相移位置，以优化激光输出功率和smsr。
70.当与激光器100进行电气连接的焊料冷却时，焊料、激光器和底座之间的热膨胀失配可以在激光器100的光栅系统120中引入啁啾。能够控制从激光器后部反射到具有较高κ的光栅122的有源层102中的反射光的相位的另一个优点是，可以进行控制以解决在制造期间(诸如由于焊料)引入的预期啁啾。
71.虽然本发明已被描述为具有示例性设计，但本发明可以在本公开的精神和范围内进一步修改。因此，本技术旨在覆盖使用其一般原理的本发明的任何变化、适应或修改。此外，本技术旨在覆盖本发明所属领域中已知或惯常实践范围内的偏离本公开的内容。

技术特征：
1.一种半导体激光器，包括：有源区，所述有源区具有纵向轴线、后刻面端和前刻面端，所述前刻面端发射来自所述半导体激光器的输出光束；以及多个衍射光栅，所述多个衍射光栅沿着所述有源区的所述纵向轴线定位，所述多个衍射光栅包括靠近所述有源区的所述后刻面端定位的第一衍射光栅和纵向地定位在所述第一衍射光栅与所述前刻面端之间的至少一个附加衍射光栅，所述第一衍射光栅具有第一κ值，并且所述至少一个附加衍射光栅具有至少第二κ值，所述第一κ值大于所述第二κ值。2.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值至少为80/cm。3.如权利要求2所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值至少为100/cm。4.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值在80/cm至300/cm的范围内，并且所述第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。5.如权利要求4所述的半导体激光器，其中，所述第二κ值在20/cm至50/cm的范围内。6.如权利要求4所述的半导体激光器，其中，所述第二κ值在20/cm至40/cm的范围内。7.如权利要求4所述的半导体激光器，其中，所述第二κ值在10/cm至40/cm的范围内。8.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值至少为80/cm，并且所述第二κ值在10/cm至50/cm的范围内。9.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值与所述第二κ值的比值为1.5至20。10.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值与所述第二κ值的比值为1.6至20。11.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一κ值与所述第二κ值的比值为2至20。12.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述第一衍射光栅是均匀光栅。13.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述至少一个附加衍射光栅包括四分之一波长移位(qws)光栅。14.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述至少一个附加衍射光栅包括啁啾光栅。15.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述至少一个附加衍射光栅包括不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统。16.如权利要求15所述的半导体激光器，其中，所述不对称波纹间距调制(acpm)光栅系统包括纵向靠近所述第一光栅定位的后均匀光栅、靠近所述前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在所述后均匀光栅与前均匀光栅之间的至少第三光栅，所述后均匀光栅、所述第三光栅和所述前均匀光栅是邻接的。17.如权利要求16所述的半导体激光器，其中，所述第一光栅具有第一间距，所述后均匀光栅具有第二间距，所述第三光栅具有第三间距，并且所述前均匀光栅具有第四间距，所述第三间距不同于所述第一间距、所述第二间距和所述第四间距。18.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述至少一个附加衍射光栅包括非邻接不对称波纹间距调制光栅系统。19.如权利要求18所述的半导体激光器，其中，所述非邻接不对称波纹间距调制光栅系
统包括靠近所述第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近所述前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在所述后均匀光栅与所述前均匀光栅之间的至少第三光栅，所述后均匀光栅和所述前均匀光栅中的至少一者相对于所述第三光栅由一区域纵向地分开。20.如权利要求19所述的半导体激光器，其中，所述第一光栅具有第一间距，所述后均匀光栅具有第二间距，所述第三光栅具有第三间距，并且所述前均匀光栅具有第四间距，所述第三间距不同于所述第一间距、所述第二间距和所述第四间距。21.如权利要求18所述的半导体激光器，其中，所述非邻接不对称波纹间距调制光栅系统包括靠近所述第一衍射光栅纵向地定位的后均匀光栅、靠近所述前刻面端纵向地定位的前均匀光栅、以及纵向地定位在所述后均匀光栅与所述前均匀光栅之间的至少第三光栅，所述后均匀光栅和所述第三光栅由第一区域纵向地分开，并且所述前均匀光栅和所述第三光栅由第二区域纵向地分开。22.如权利要求1所述的半导体激光器，其中，所述至少一个附加衍射光栅在所述第一光栅与所述前刻面端之间提供连续可变的间距。23.如权利要求1所述的半导体激光器，进一步包括设置在所述有源区的所述前刻面端上的反射率小于5％的第一反射涂层和设置在所述有源区的所述后刻面端上的反射率小于5％的第二反射涂层。24.一种半导体激光器阵列，包括：半导体衬底；以及形成在所述半导体衬底上的多个半导体激光器；所述多个半导体激光器中的每一者包括：有源区，所述有源区具有纵向轴线、后刻面端和前刻面端，所述前刻面端发射所述半导体激光器的输出光束；以及多个衍射光栅，所述多个衍射光栅沿着所述有源区的所述纵向轴线定位，所述多个衍射光栅包括靠近所述有源区的所述后刻面端定位的第一衍射光栅和纵向地定位在所述第一衍射光栅与所述前刻面端之间的至少一个附加衍射光栅，所述第一衍射光栅具有第一κ值，并且所述至少一个附加衍射光栅具有至少第二κ值，所述第一κ值大于所述第二κ值。

技术总结
一种半导体激光器可以包括具有纵向轴线、后刻面端和前刻面端的有源区。前刻面端发射半导体激光器的输出光束。半导体激光器可以包括沿着有源区的纵向轴线定位的多个衍射光栅。多个衍射光栅包括靠近有源区的后刻面端定位的第一衍射光栅和纵向地定位在第一衍射光栅与前刻面端之间的至少一个附加衍射光栅。第一衍射光栅具有第一κ值，并且至少一个附加衍射光栅具有至少第二κ值，第一κ值大于第二κ值。第一κ值大于第二κ值。第一κ值大于第二κ值。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：镁可微波技术有限公司
技术研发日：2022.02.14
技术公布日：2023/9/14