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布拉格反射镜
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-12-18 | 9 次浏览 | 分享到:

早期 VCSEL 的发展是利用高反射率的金属作为雷射的反射镜,例如金薄膜受到了高吸收系数的局限其最高反射率约在98%左右,因此在雷射功率与阈值电流表现上不甚理想,对于VCSEL 而言,另一种形式的反射镜更为理想,即为利用多层膜结构所构成的DBR,Ogura 等人在1987年首次利用 DBR 结构成功制作出GaAs VCSBL [2],因此一个正确与适当的 DBR 设计对于VCSEL 而言甚为重要。DBR 主要由两种不同的材料所组成,这两种材料必须具备一定的折射率差异与约1/4光学波长厚度(optical wavelength thickness),这里所谓的光学波长厚度d是指光波在真空中的波长(λ)除上在介质中于该波长时的折射率n.,(2)。最常见的 DBR 是用氧化物等介电材料制成,介电质材料已被大量使用在各种光学镀膜的应用中,虽然利用介电质材料可以提供较大的折射率差异,但是介电质材料不导电且热导性差,大大限制了雷射元件的操作,因此为了简化 VCSEL 的制作过程并达到具导电性 DBR 的优点,大部分 VCSEL仍是利用半导体材料来制作DBR。

由于利用半导体制作 DBR所采用的两组半导体材料,相对而言具有较小的折射率差异,因此需要较多层的结构以达到较高的反射率。由磊晶的观点而言,GaAs材料的晶格常数与 AlAs十分接近,因此AlGaAs材料系统被广泛的应用于制作 DBR。此外值得注意的是,用于制作DBR所选用的材料对于元件所发出的雷射光波长必须是透明不可吸光的,否则将会造成雷射阈值电流的增加与雷射输出功率的下降。