ES2236499T3 - Mejoras relacionadas con dispositivo laser de semiconductor. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo láser de semiconductor (10, 10a) comprendiendo: Un substrato (80, 80a) que está formado de una primera capa de revestimiento (60, 60a), un núcleo o capa de guía (55, 55a) y una segunda capa de revestimiento (65, 65a), el núcleo o capa de guía (55, 55a) comprendiendo un material de emisión láser activo; un guía de ondas ópticas (15, 15a) que asegura el confinamiento óptico lateral y que se extiende longitudinalmente desde un primer extremo (71, 71a) del dispositivo hasta una posición intermedia (75, 75a) entre la primera extremidad (71, 71a) y la segunda extremidad (76, 76a) del dispositivo (10, 10a); una zona ópticamente activa (40, 40a) dispuesta en el núcleo o capa de guía (55, 55a) debajo y/o dentro del guía de ondas ópticas (15, 15a); una primera zona ópticamente pasiva (45, 45a) dispuesta en el núcleo o capa de guía (55, 55a) que se extiende desde la posición intermedia (75, 75a) hasta la segunda extremidad (76, 76a) del dispositivo (10, 10a), la cual es más ancha que el guía de ondas ópticas (15, 15a), de forma que cuando está funcionando una salida óptica que proviene del guía de ondas se difracta al cruzar la primera zona ópticamente pasiva.
Description
Mejoras relacionadas con dispositivo láser de
semiconductor.
La presente invención está relacionada con
dispositivos láser de semiconductor, y en particular, pero no
pensado exclusivamente, con un diodo láser de conducción por índice
de modo único.
En muchas aplicaciones hay un deseo de que los
dispositivos láser de semiconductor operen con una salida de modo
espacial único. Esta salida es deseable, por ejemplo, para
incrementar el acople con las fibras mono-modo, y
para generar sitios de pequeño tamaño con alta intensidad de luz.
Típicamente los diodos láser que generan salidas de modo único usan
estructuras de láser de conducción por índice que tienen un
guía-ondas de heteroestructura enterrada o un
guía-ondas de heteroestructura de nervadura. Tales
dispositivos tienen, por ejemplo como se describe en la patente
EP0475330, una estructura láser que consta de un sustrato, portador
de carga superior e inferior confinando capas dentro de dicho
sustrato, una nervadura que se extiende sobre una porción de dicha
capa de confinamiento superior y confinamiento lateral del modo
óptico de dicho láser, en donde una capa de material para láser
activo es acoplado entre dichas capas de confinamiento, constando
dichas capas de una estructura de pozo cuántico que se configuran
como una zona activa. Aunque estos dispositivos proporcionan una
salida de modo espacial único, la potencia de salida total está
limitada debido al nivel del Daño Catastrófico del Espejo Óptico
(DCEO) y a los extremos (facetas) del dispositivo. Cada faceta láser
es un semiconductor exfoliado y como tal tiene una densidad alta de
huecos y adherencias rotas que pueden llevar a la absorción de la
luz generada. La luz o corriente eléctrica absorbida en las facetas
del láser generan calor que se recombina en energía no radiactiva
como portadores excitados. Este calentamiento reduce la energía de
banda prohibida del semiconductor, llevando a incrementar la
absorción de inducción térmica que cuando no se controla lleva a
resultados de daños catastróficos del espejo óptico.
Otros problemas con estos dispositivos incluyen
la propagación de modos de orden más alto en altas conducciones de
corrientes. Estos modos de orden más alto se propagan debido a los
niveles altos de los portadores inyectados influenciando el índice
de refracción y la ganancia óptica en áreas inmediatamente
adyacentes a la zona activa.
Es un objetivo de por lo menos una realización de
por lo menos un aspecto de la presente invención el proporcionar un
dispositivo láser (tal como un láser de conducción por índice de
modo único) que obvie o reduzca al menos uno de las desventajas
anteriormente mencionadas en el estado de la técnica anterior.
Un objetivo adicional de por lo menos una
realización de por lo menos un aspecto de la presente invención el
proporcionar un dispositivo láser a semiconductor, el cual, por el
uso de una zona de difracción en un extremo de la zona del láser
(tal como una zona de láser a semiconductor confinada con índice de
modo único), que proporciona una salida de modo único con niveles de
potencia de salida incrementados.
También es un objetivo adicional de por lo menos
una realización de por lo menos un aspecto de la presente invención
el proporcionar un dispositivo láser a semiconductor en donde, se
incorpora una zona pasiva formada por Interdifusión de Pozos
Cuánticos usando para ello una técnica libre de impurezas en una
zona de ganancia, por lo que se pueden mejorar las características
de orientación del haz del dispositivo láser, o lo que es lo mismo
la reducción de la tendencia de cambio de dirección del haz.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, aquí se proporciona un dispositivo láser de
semiconductor, que consta de:
un substrato que está formado de una primera capa
de revestimiento, un núcleo o capa de guía y una segunda capa de
revestimiento, el núcleo o capa de guía comprendiendo un material de
emisión láser activo;
un guía de ondas ópticas proporcionando el
confinamiento óptico lateral y que se extiende longitudinalmente
desde un primer extremo del dispositivo hasta una posición
intermedia entre el primer extremo y el segundo extremo del
dispositivo;
una zona ópticamente activa dispuesta en el
núcleo o capa de guía debajo y/o dentro del guía de ondas
ópticas;
una primera zona ópticamente pasiva dispuesta en
el núcleo o capa de guía que se extiende desde la posición
intermedia hasta el segundo extremo del dispositivo el cual es más
ancho que el guía de ondas ópticas, de forma que cuando está
funcionando una salida óptica que proviene del guía de ondas se
difracta al cruzar la primera zona ópticamente pasiva; y
un material de contacto eléctrico dispuesto
encima del guía de ondas ópticas con el fin de definir una parte
de contacto que es más corta que la extensión longitudinal del guía
de ondas ópticas de forma que se proporciona una parte sin contacto
del guía de ondas ópticas, dicha parte sin contacto proporciona una
segunda zona ópticamente pasiva en el núcleo o capa de guía del
dispositivo láser a semiconductores.
Preferiblemente, el guía de ondas ópticas es
formado como un guía-ondas de nervadura en al menos
la segunda capa de revestimiento y el material de contacto eléctrico
contacta con la superficie de la nervadura.
Preferiblemente, el material de contacto
eléctrico está separado de un extremo del guía-ondas
de nervadura.
Mediante esta disposición, una parte o partes del
guía-ondas de nervadura no será impulsado
eléctricamente, cuando funciona. Mediante esta disposición, se ha
encontrado de manera sorprendente que el dispositivo láser de
semiconductor puede funcionar como un modo de control discriminador
o estabilizador. Ya que el guía-ondas es de modo
único, la parte no impulsada con inyección de corriente deberá
permanecer en modo único, cuando funciona.
De forma preferente el guía de ondas ópticas
puede tener una longitud alrededor de 200 a 2000 micrones, mientras
que una longitud/longitud total de al menos un contacto eléctrico
puede estar alrededor de 100 a 1900 micrones.
En una realización modificada se puede
proporcionar un primer material de composición desordenada o de
interdifusión de pozo cuántico limitando los lados del guía de ondas
ópticas.
Mediante el uso del dispositivo descrito arriba,
la salida óptica puede ser expandida de tal modo que se reduce la
intensidad de radiación óptica (ligera) al chocar con una faceta del
dispositivo. Aquí la potencia de salida del dispositivo se puede
incrementar sin alcanzar por ello los límites de Daño Catastrófico
del Espejo Óptico de la faceta de salida.
La capa de material de emisión láser activo puede
incluir una estructura de Pozo Cuántico (PC).
La primera zona ópticamente pasiva puede constar
de una zona de material de composición desordenada o semiconductor
(de emisión láser) por Interdifusión de Pozo Cuántico (IPC).
Puede proporcionarse una segunda zona de
material de composición desordenada (de emisión láser) limitando
lateralmente la zona ópticamente activa.
Los materiales primero y segundo de interdifusión
de pozo cuántico pueden tener una banda prohibida más grande que la
zona activa. Los materiales primero y segundo de composición
desordenada de emisión láser pueden por lo tanto tener una absorción
óptica más baja que la zona activa.
Preferiblemente el dispositivo puede ser de
construcción monolítica.
Preferiblemente el segundo extremo o faceta puede
constar de una salida del dispositivo láser de semiconductor. El
primer material IPC puede por consiguiente actuar como una zona de
difracción en la salida del dispositivo láser. La zona de
difracción puede actuar, cuando funciona, reduciendo la intensidad
de radiación óptica al chocar con dicha faceta mediante el
esparcimiento hacia fuera de la radiación óptica.
Más preferible es que la faceta incluya un
revestimiento anti-reflexivo en el semiconductor
exfoliado. Preferentemente la capa de revestimiento
anti-reflexivo puede tener una reflexión aproximada
de un 1% hasta 10% de. La combinación de la primera zona de
difracción IPC con la de revestimiento
anti-reflexivo proporciona un Espejo de No Absorción
(ENA) que además eleva el nivel de daño catastrófico del espejo
óptico de la faceta y consecuentemente puede ser aumentada la
potencia de salida del dispositivo láser.
De forma ventajosa, el primer y segundo material
de composición desordenada puede ser sustancialmente el mismo.
El IPC baña de pozos el confinamiento de pozo
cuántico del material láser semiconductor. Mejor aún, el IPC puede
estar substancialmente libre de impurezas. Típicamente las zonas de
material IPC pueden tener "excitación-azul",
esto es, mayor que 20-30 miliV., o mejor aún podemos
decir que existe una diferencia de l00 miliV. o más, entre la zona
activa óptica, cuando le llegan portadores, y los IPQ de las
regiones pasivas. Por consiguiente el primer material de emisión
láser de composición desordenada actúa como un filtro de modo
espacial, ya que en los modos de orden más alto se experimentarán
pérdidas de difracción mayores que en el modo fundamental cuando
ellos propagan a través del primer material de emisión láser de
composición desordenada. Así el modo fundamental tendrá un
solapamiento mayor con la zona activa y será selectivamente
amplificado. Por consiguiente el dispositivo láser a semiconductores
puede adaptarse para proporcionar prácticamente una salida de modo
único.
Preferentemente el dispositivo láser de
semiconductor consta además de capas respectivas de material de
contacto que ponen en contacto una superficie (superior) de la
nervadura y una superficie (inferior) de la capa más baja de
revestimiento.
Alternativamente y preferentemente, el material
de contacto puede poner en contacto una superficie superior de la
nervadura y una superficie más baja del substrato. Las capas de
contacto se pueden proporcionar para conducir corriente en la zona
óptica activa o zona de "ganancia". Se apreciará que las
referencias "superior" e "inferior" se usan aquí por
facilidad de referencia, y que en funcionamiento, el dispositivo
puede orientarse en cualquier posición.
En una realización de la presente invención el
material que pone en contacto la superficie superior de la nervadura
puede tener una área más pequeña que el área de la superficie
superior de la nervadura. En esta realización existe una parte
libre de contacto con la nervadura. Esta porción libre de contacto
puede proporcionar una segunda zona pasiva dentro de la capa del
núcleo del dispositivo láser de semiconductor. La segunda zona
pasiva puede tener una energía de banda prohibida más grande y por
consiguiente una absorción más baja que la zona activa. La segunda
zona pasiva puede formarse mediante la Interdifusión de Pozos
Quánticos como se ha descrito
anteriormente.
anteriormente.
Preferentemente la segunda zona pasiva puede ser
parte de la nervadura. Preferentemente se proporciona también un
extremo de la segunda zona pasiva en la posición mencionada
anteriormente de tal forma que la segunda zona pasiva está en el
"extremo de salida" efectivo del dispositivo láser. La segunda
zona pasiva puede ayudar a proporcionar una orientación correcta del
haz.
Preferentemente, una longitud desde la posición
hasta segundo extremo del dispositivo puede tener, aproximadamente,
un orden de magnitud tres veces más pequeño que la longitud entre el
primer y el segundo extremo del dispositivo. Preferentemente la
segunda zona pasiva puede ser también substancialmente más pequeña
en longitud que la zona pasiva, es decir. la distancia entre la
posición mencionada y el segundo extremo del dispositivo.
En una realización del dispositivo láser de
semiconductor, el dispositivo láser de semiconductor puede tener
aproximadamente un ancho de nervadura de 1 a 5 micras, un ancho
aproximado de por lo menos tres veces el de la nervadura, y
preferentemente aproximadamente de 15 micras, una distancia entre
los extremos aproximadamente de 1 a 2 mm, una distancia entre el
primer extremo y la posición aproximadamente de 1.5 mm, y una zona
pasiva que tiene una longitud aproximadamente de 0.5 mm.
Preferentemente el dispositivo láser a
semiconductores se fabrica en un sistema de materiales
III-V tales como el Arseniuro de Galio (GaAs) o como
el de Arseniuro de Aluminio y de Galio (AlGaAs), y puede por
consiguiente substancialmente lasear a una longitud de onda de entre
600 y 1300 nm. Los materiales primero y segundo de composición
desordenada pueden constar substancialmente de Arseniuro de Indio y
de Galio (InGaAs). Sin embargo, se debe apreciar que pueden
emplearse otros sistemas materiales, tales como por ejemplo el
fosfuro de indio, (InP), y puede por consiguiente lasear
aproximadamente a una longitud de onda entre 1200 y 1700 nm.
Según otro aspecto, la presente invención se
proporciona un método para fabricar un dispositivo láser de
semiconductor que consta de los pasos siguientes:
- (i)
- formar en orden, sobre un sustrato
- una primera capa de revestimiento que tiene una función de confinamiento de portadores de carga;
- un núcleo o capa de guía comprendiendo un material láser activo; y
- una segunda capa de revestimiento óptico que tiene una función de confinamiento de portadores de carga;
- (ii)
- formar un guía de ondas ópticas que proporciona un confinamiento óptico lateral y se extiende longitudinalmente desde un primer extremo del dispositivo hasta una posición intermedia entre el primer extremo y el segundo extremo del dispositivo a fin de definir una estructura de guía de ondas óptica.
- (iii)
- formar una primera zona ópticamente pasiva en el interior del núcleo o capa de guía que se extiende desde la posición intermedia hasta el segundo extremo del dispositivo, la cual es más ancha que el guía-ondas, de forma que, en funcionamiento, una salida óptica que provinente del guía ondas se difracta al cruzar la primera zona ópticamente pasiva.
- (iv)
- formar un material de contacto eléctrico dispuesto encima del guía de ondas para definir una parte de contacto que es más corta que la extensión longitudinal del guía de ondas de forma que una parte sin contacto del guía de ondas es proporcionada, la cual parte sin contacto proporciona una segunda zona ópticamente pasiva en el interior del núcleo o capa de guía del dispositivo láser a semiconductor; y
- (v)
- formar una zona ópticamente activa en el interior del núcleo o capa de guía debajo y/o en el interior del guía de ondas durante al menos una de las etapas (i) a (iv) mencionadas arriba.
Preferentemente, el guía-ondas
óptico es un guía-ondas de nervadura formado por lo
menos en la segunda capa del revestimiento. Preferentemente, el
material de contacto eléctrico se forma para poder poner en contacto
una superficie de la nervadura.
El paso (i) puede llevarse a cabo por las
conocidas técnicas de crecimiento como son la Epitaxia de Haces
Moleculares (MBE) o Deposición de Vapores de Compuestos Orgánicos
(MOCVD).
Preferentemente la primera zona pasiva puede
formarse bien por la técnica de Interdifusión de Pozo Cuántico
(IPC) que puede preferentemente constar de la generación de huecos
en la zona pasiva, o alternativamente puede constar de la difusión
de iones en la zona pasiva, y a continuación realizar un recocido
para crear una zona(s) de composición desordenada de la capa
del núcleo, para tener una banda prohibida más grande que la
estructura de pozo quántico.
Preferentemente la técnica (IPC) puede realizarse
mediante generación de impurezas en los huecos libres, y más
preferentemente se puede usar una técnica de daño inducido para
lograr la Interdifusión de Pozo Cuántico. En una realización
preferida usando esta técnica, el método puede incluir los pasos
de:
- depositar una capa dieléctrica mediante la pulverización catódica de un diodo sobre una atmósfera esencialmente compuesta de argón con Sílice (SiO_{2}) sobre al menos una parte de una superficie del material del dispositivo láser de semiconductor y así introducir defectos estructurales puntuales en al menos una parte del material adyacente a la capa dieléctrica;
- depositar opcionalmente otra capa dieléctrica sobre al menos otra parte de la superficie del material con ayuda de una técnica tal como es la Intensificación de Plasma por Deposición de Vapor Químico (IPDVQ); y
- recocer el material para de esta forma transferir Galio desde el material hasta el interior de la capa dieléctrica.
Una técnica como esta se describe en la solicitud
co-pendiente EP1368823 A titulada "Método de
Fabricación de Dispositivos Ópticos y Mejoras Relacionadas"
también del presente Solicitante y que tiene la misma fecha de
entrega que la presente solicitud.
Preferentemente la primera zona ópticamente
pasiva puede formarse mediante IPC para crear una zona de
composición desordenada del material de emisión láser que tenga una
banda prohibida más grande que la de estructura de Pozo
Quántico.
Preferentemente la nervadura puede ser formada
por las conocidas técnicas de ataque químico, por ejemplo ataque
químico seco o mojado.
Preferentemente la longitud de la primera zona
pasiva es más corta que la longitud del dispositivo. Esta
disposición proporciona una zona pasiva adyacente a la zona de
ganancia.
La primera zona pasiva es más ancha que la
nervadura. La primera zona ópticamente pasiva proporciona por
consiguiente una zona de difracción adyacente a la nervadura que
confina un haz óptico dentro de la estructura de PC (pozo
cuántico).
Preferentemente, la primera zona ópticamente
pasiva puede ser formada por la generación de impurezas en huecos
libres, y de forma más preferente se puede usar una técnica mejorada
de deterioro para lograr la Interdifusión de Pozo Quántico.
Preferentemente, el método puede incluir el paso
de aplicar capas de contacto eléctrico a la superficie más baja de
la capa de revestimiento. De forma alternativa y preferentemente,
pueden aplicarse respectivamente capas de contacto eléctrico a la
superficie más baja del substrato.
Se describirán ahora varias realizaciones de la
presente invención, sólo mediante ejemplos, con referencia a los
dibujos que se acompañan, que son:
La Figura 1 encuadra una vista en planta de un
dispositivo láser de semiconductor según una primera realización de
la presente invención;
La Figura 2 es una vista en perspectiva desde un
lado de un extremo y la parte de arriba del dispositivo láser de
semiconductor de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista de un corte transversal
del dispositivo de la Figura 2 a lo largo de la línea
A-A'.
La Figura 4 es una vista en planta de un
dispositivo láser de semiconductor según una segunda realización de
la presente invención;
La Figura 5 es una vista en perspectiva desde un
lado de un extremo y la parte de arriba del dispositivo de láser de
semiconductor de la Figura 4;
La Figura 6 es una vista de un corte transversal
del dispositivo de la Figura 2 a lo largo de la línea
A-A'.
Refiriéndonos primeramente a las Figuras 1 a 3,
en ellas se muestra un dispositivo láser de semiconductor, designado
en general con el número 10, según una primera realización de la
presente invención.
El dispositivo 10 consta de: un
guía-ondas óptico 15; al menos un contacto eléctrico
20 extendiéndose a lo largo de una parte de una longitud del
guía-ondas 15, y en donde al menos un contacto
eléctrico 20 es más corto que el guía-ondas óptico
15.
Un extremo 25 del contacto eléctrico 20 está
separado de su respectivo extremo 30 del guía-ondas
óptico 15. En esta realización, el guía-ondas óptico
15 es un guía-ondas de nervadura, y el contacto
eléctrico 20 se proporciona a lo largo de la parte de la nervadura
del guía-ondas 15. Por esta disposición una parte o
partes de la nervadura del guía-ondas 15 no será
bombeada eléctricamente cuando funciona.
La longitud del guía-ondas óptico
15 puede tener alrededor de 200 a 2000 \mum, mientras que la
longitud total del contacto eléctrico 20 puede estar alrededor de
100 a 1900 \mum.
En esta realización, la parte del
guía-ondas de nervadura 15 que tiene el contacto 20,
está lateralmente limitada por las porciones grabadas 32,35.
En una realización modificada las porciones
grabadas 32,35 pueden constar de partes de composición desordenada o
partes de Interdifusión de Pozo Cuántico que limitan los lados del
guía-ondas óptico 15.
El dispositivo 10 además consta de:
una zona ópticamente activa o zona de ganancia 40
que incluye un guía-ondas óptico 15, y una zona
ópticamente pasiva 45 proporcionada en un extremo del
guía-ondas óptico 15; en donde la zona ópticamente
pasiva 45 es más ancha que el guía-ondas óptico 15
para que, en funcionamiento, al salir las ondas del
guía-ondas óptico 15 estas se difracten cuando
atraviesen la zona ópticamente pasiva 45.
De esta manera, la salida óptica se expande y así
la intensidad de luz que choca con faceta de salida 50 del
dispositivo 10 se reduce, y por esto la potencia de salida del
dispositivo 10 se puede aumentar sin alcanzar el límite de Daño
Catastrófico del Espejo Óptico en la faceta de salida 50.
Las zonas ópticamente activa y pasiva 40,45 se
proporcionan dentro de una capa de guía óptica o núcleo 55 entre las
capas de revestimiento primera y segunda 60,65 (inferior y superior)
de confinamiento óptico. La primera capa de revestimiento 60, capa
de guía 55, y segunda capa de revestimiento 65 pueden tener
aproximadamente cada una un índice de refracción de 3.0 a 3.5,
teniendo la capa de guía 55 un índice refractivo más alto que las
capas de revestimiento 60,65.
En la segunda capa de revestimiento 65 se forma
al menos una nervadura 70, que se extiende longitudinalmente desde
un primer extremo 71 del dispositivo 10 hasta una posición 75
situada entre el primer extremo 71 y el segundo extremo 76 del
dispositivo 10.
La capa de guía óptica 55 consta de una capa de
material de emisión láser activo que incluye una estructura de pozo
quántico 77.
La zona ópticamente pasiva 45 incluye un material
semiconductor de composición desordenada 78 suministrado dentro de
la capa de guía 55 desde o adyacente a la anteriormente mencionada
posición 75 hasta el segundo extremo 76 del dispositivo 10.
El material semiconductor de composición
desordenada 78 tiene una banda prohibida mas grande que la capa de
guía 55 con estructura de pozo quántico 77. El material de emisión
láser de componentes desordenados 78 tiene un poder de absorción más
bajo que la capa activa 55 sin componentes desordenados.
Como puede verse en las Figuras
1-3, el dispositivo 10 tiene una construcción
monolítica que incluye un substrato 80 en el que crecen las otras
capas 60, 55, 65 por técnicas convencionales III-V
de crecimiento de semiconductores, por ejemplo epitaxia de haces
moleculares (MBE) o deposición de vapores de compuestos
órgano-metálicos (MOCVD).
La faceta de salida 50 del segundo extremo 76
tiene una salida del dispositivo láser de semiconductor 10. El
material de emisión láser de composición desordenada 78 actúa por
consiguiente como una zona de difracción en dicha faceta de salida
50 del dispositivo láser 10. Cuando el dispositivo funciona, la zona
de difracción actúa para reducir la intensidad de radiación óptica
(luz) cuando choca con dicha faceta 50 extendiendo hacia fuera la
radiación óptica.
La faceta 50 opcionalmente incluye en el
semiconductor exfoliado una capa anti-reflexiva 81.
La capa anti-reflexiva 81 puede tener alrededor de
1%-10% de reflexión. La combinación de la zona de difracción
ópticamente pasiva 45, y la capa anti-reflexiva 81
proporciona un Espejo No-Absorbente (ENA) qué
aumenta además el nivel de daño catastrófico del espejo óptico de
la faceta 50, y por consiguiente puede aumentarse la potencia de
salida del dispositivo láser 10.
El material de emisión láser de composición
desordenada 78 puede lograrse a través de la Interdifusión de Pozo
Cuántico (IPC), que se describirá más adelante con mayor detalle.
El IPC baña la parte de fuera del confinamiento de pozo quántico 77
dentro de la capa de guía 55, es decir el material láser
semiconductor. Es más preferible que el IPQ esté substancialmente
libre de impurezas. La región pasiva 45 de interdifusión de pozo
cuántico es de "excitación azul", es decir, entre la zona de
ganancia óptica 40 cuando esta es bombeada con portadores y la
región pasiva 45 de interdifusión de pozo cuántico existe
típicamente una diferencia de 100 meV o más. Por consiguiente los
materiales de emisión láser de composición desordenada 78 actúan
como un filtro de modo de un orden alto que cuando se propague a
través del material de emisión láser de composición desordenada 78
experimentará mayores pérdidas de difracción que cuando lo haga en
el modo fundamental. Así el modo fundamental tendrá un solapamiento
mayor con la zona activa 40 y será amplificado de forma selectiva.
Por consiguiente, el dispositivo láser de semiconductor 10 puede
adaptarse para proporcionar substancialmente una salida de modo
único.
Además, el dispositivo láser de semiconductor 10
consta de respectivas capas de material de contacto metálico 20, 85
que ponen en contacto una superficie superior 90 de la nervadura
70, y una superficie más baja 95 del substrato 80. Las capas de
contacto 20, 85 mantienen el paso de corriente a la zona de ganancia
óptica 40. Se apreciará que las referencias "superior" e
"inferior" se usan por facilidad de referencia, y que en
funcionamiento, el dispositivo 10 puede ser orientado en cualquiera
de varias disposiciones. El material de contacto 20 que pone en
contacto la superficie superior 90 de la nervadura 70 tiene una área
más pequeña que el área total de la superficie superior 90 de la
nervadura 70. En esta realización, existe una porción
sin-contacto 105 con la nervadura 70. Esta porción
sin-contacto 105 proporciona una zona pasiva 110 en
un extremo de la zona ópticamente activa 40 del dispositivo láser a
semiconductor 10. La segunda zona pasiva 105 tiene una energía de
banda-prohibida más grande y una absorción más baja
que la zona ópticamente activa o zona de ganancia 40. Las
adicionales zonas pasivas de 10 pueden formarse por IPQ. Como puede
verse en la Figura 1, la ulterior zona pasiva 105 es una extensión
lateral de la nervadura 70.
En una disposición preferida, la longitud de la
posición 75 hasta el segundo extremo 76 del dispositivo 10 es
alrededor de tres órdenes de magnitud más pequeña que la longitud
entre el primer extremo 71 y el segundo extremo 76 del dispositivo
10.
En una realización como esta, del dispositivo
láser de semiconductor 10, el dispositivo láser de semiconductor 10
tiene una nervadura con un ancho aproximado de 1 a 5 \mum, un
ancho total aproximado de por lo menos 15 \mum, una distancia
entre los extremos 71 y 76 de alrededor l-2 mm, una
distancia entre el primer extremo 71 y la posición 75 de alrededor
1,5 mm, y una zona pasiva 45 que tiene una longitud aproximada de
0,5 mm.
En la realización, el dispositivo láser de
semiconductor es fabricado en un sistema de materiales de Arseniuro
de Galio (GaAs) tal como es el sistema de material de Arseniuro de
Aluminio y de Galio (AlGaAs), y puede por consiguiente emitir
emisiones láser con una longitud de onda comprendida entre 600 y
1300 nm y preferentemente de 980 nm. La capa de guía 55 puede
constar substancialmente de Arseniuro de Indio y de Galio
(InGaAs). De forma alternativa el dispositivo 10 puede ser fabricado
en sistemas de materiales, de fosfuro de indio, (InP), operando por
ejemplo a una longitud de onda comprendida entre 1200 y 1700 nm.
Un método para fabricar el dispositivo láser de
semiconductor 10 consta de los pasos siguientes:
- (i)
- formar en orden:
- encima del substrato 80 la primera capa de revestimiento 60 para confinamiento óptico de portadores de carga;
- la capa de guía ( de material de emisión láser) 55 en la cual se forma la estructura de Pozo Cuántico 60; y
- una segunda capa de revestimiento 65 para confinamiento óptico;
- (ii)
- formar una zona pasiva 45 en la capa de material de emisión láser 55;
y
- (iii)
- formar la nervadura 70 desde al menos una parte de la parte superior de capa de revestimiento 65.
Los pasos (ii) y (iii) pueden ser
intercambiados.
En esta realización, la región pasiva 45 se forma
mediante la técnica de Interdifusión de Pozo Cuántico (IPC) que
consta de la generación de huecos en la región pasiva 45, o puede
alternativamente constar de la implantación o difusión de iones
dentro de la región pasiva 45, y a continuación recocer para crear
zonas de composición desordenada en la capa de guía y así tener una
banda prohibida más grande que la de estructura de Pozo Cuántico
77.
La técnica de IPC es realizada por generación de
impurezas en los huecos libres y se ha usado ventajosamente la
técnica de daño inducido para lograr la Interdifusión de Pozo
Cuántico. La técnica requiere depositar una capa dieléctrica tal
como Sílice (SiO_{2}) mediante la pulverización catódica de un
diodo sobre una atmósfera esencialmente compuesta de argón sobre al
menos una parte de una superficie de material de dispositivo láser
a semiconductor y así introducir los defectos estructurales
puntuales en al menos una parte del material adyacente a la capa
dieléctrica;
- depositar opcionalmente mediante una técnica sin-pulverización tal como Intensificación de Plasma por Deposición de Vapor Químico (IPDVQ) otra capa de dieléctrico sobre al menos otra parte de la superficie del material; y
- recocer el material para de esta forma transferir Galio desde el material hasta el interior de la capa dieléctrica.
El método de fabricar el dispositivo 10 de esta
primera realización también puede constar o puede incluir los pasos
descritos de aquí en adelante con referencia a un método de
fabricación de una segunda realización del dispositivo.
En el paso (ii) la zona pasiva 45 es
ventajosamente formada mediante interdifusión de pozo cuántico
dentro de la zona 45 para crear la zona de componentes desordenados
78 de la capa de material de emisión láser 55 que tiene una
banda-prohibida más grande y una absorción más
pequeña que la Estructura de Pozo Cuántico 60.
El paso (iii) puede ser conseguido mediante las
conocidas técnicas de ataque químico, por ejemplo ataque químico
seco o mojado.
En esta realización, como puede verse en las
Figuras 1 a 3, la longitud de la zona pasiva 45 es más corta que la
longitud del dispositivo 10. Esta disposición proporciona una zona
pasiva 45 adyacente a la zona ganancia óptica 40.
Como puede verse en la Figura 2, al menos la
parte de la zona pasiva 45 es más ancha que la nervadura 75. La
zona pasiva 45 por consiguiente proporciona una región de difracción
adyacente a la nervadura 75 que confina un haz óptico dentro de la
estructura de Pozo Cuántico 60. La nervadura 70 no se extiende en
esta realización sobre dicha zona pasiva 45.
El método de fabricación incluye el paso de
aplicar respectivamente las capas de contacto 85, 20 a la superficie
más baja 95 del substrato 80 y a una superficie superior 90 de la
nervadura 75. La capa de contacto 80 se aplica a una porción de la
nervadura 75 para que el dispositivo láser de semiconductor 10 tenga
una región activa 40, y por lo menos una segunda zona pasiva 110
debajo de la nervadura 75. La porción de la nervadura 70 es
adyacente a un extremo del dispositivo 10, de tal forma que la
segunda zona pasiva 110 se proporciona en o cerca de un primer
extremo 71 del dispositivo láser 10. La segunda zona pasiva 110
puede formarse por una técnica de IPC de forma similar a la zona
pasiva 45.
En la Figura 1 están ilustradas las capas 71, 81
qué forman respectivamente un reflector posterior y una acoplador de
salida del dispositivo láser de semiconductor 10. Las capas 71, 81
cubren por lo menos parcialmente los extremos primero y segundo 70,
76 del dispositivo 10. La capa 71 es una capa de alta reflexión,
es decir con un valor típico > 90% qué junto con la zona IPC
ópticamente pasiva 110 proporciona un Espejo No Absorbente (ENA). La
zona ópticamente pasiva 110 se posiciona en la salida de la zona de
ganancia 40 y actúa como una zona de difracción. La zona de
difracción reduce la intensidad de radiación óptica (la luz) que
choca con el segundo extremo 76 y extiende hacia fuera la radiación
óptica. La capa anti-reflexión 81 refleja un
porcentaje entre el 1% y el 10% de radiación óptica hacia dentro del
dispositivo láser 10, transmitiendo en salida del dispositivo láser
la radiación óptica restante.
Las zonas de materiales de emisión láser de
composición desordenada 45, 78, 110 se logran a través de la
Interdifusión de Pozo Cuántico (IPC) tal como se describirá después.
El IPC baña con pozos el confinamiento de pozo quántico dentro de la
capa de material de emisión láser semiconductor o capa de guía 55.
El IPC está en esta realización libre de impurezas y tiene
"excitación-azul", es decir, típicamente más
grande que el rango comprendido entre 20 y 30 meV, se puede decir,
que entre la zona ópticamente pasiva 40, cuando es inyectada con
portadores y la zonas pasivas IPQ 45, 110 existe típicamente una
diferencia de 100 meV o más. La zona pasiva 45 actúa como un filtro
de modo espacial que cuando se propague a través de la zona 45 como
modo de orden superior experimentará mayores pérdidas de difracción
que cuando se propague en el modo fundamental. Así el modo
fundamental tendrá un solapamiento mayor con la zona de ganancia 40
y será amplificado selectivamente. El dispositivo láser de
semiconductor 10 por consiguiente favorece una salida de modo
único.
Refiriéndonos ahora a las Figuras
4-6, se ilustra en ellas un dispositivo láser de
semiconductor, designado en general como 10a, según una segunda
realización de la presente invención. Las partes del dispositivo 10a
tienen una referencia de número igual que las partes del dispositivo
10 de la primera realización, pero seguido por el sufijo
"a".
Una diferencia entre el segundo dispositivo 10a y
primer dispositivo 10, es que en el dispositivo 10a se proporciona
una zona pasiva adicional 150a que está bajo la nervadura 70a, y
situada entre el extremo 155a del contacto 20a y la posición 75ª.
Como puede verse en la Figura 4, la zona pasiva adicional 150a de
esta realización es substancialmente más pequeña en longitud que la
zona pasiva 45.
Un extremo 160a de la zona pasiva adicional 150a
se proporciona en la posición 75a tal que la zona pasiva 150a puede,
en funcionamiento, ayudar a prevenir la orientación del haz de
salida. La zona 150a actúa como un filtro de modo espacial que es
más discriminatoria que la zona pasiva 45a de difracción. Es decir,
ya que el guía-ondas 15a será diseñado para ser de
modo único, la zona pasiva adicional 150a seguirá siendo de modo
único,cuando está funcionando, mientras no sea inyectado con
corriente.
Cuando está funcionando, la zona pasiva adicional
150a libre de contacto no tiene prácticamente efectos
non-lineales debido a la entrada de portadores,
evitando la orientación del haz de salida tanto como se varíe el
control de la corriente eléctrica, pudiendo corregir así la
orientación del haz. Una disposición similar existe para el primer
extremo 71a del dispositivo 10a donde opera un espejo no
absorbente.
Esta realización tiene también las ventajas
atribuidas a la zona pasiva de difracción 45 como se describirá a
continuación con referencia a la primera realización.
Con referencia particular a la Figura 6, se
describirá ahora un método para la fabricación del dispositivo láser
de semiconductor 10a en al menos las partes que también se aplican
en el dispositivo 10 de la primera realización.
El método empieza con la provisión de un
substrato 80a. Los substratos 80a pueden ser de Arseniuro de Galio
(GaAs) y puede estar muy impurificados con portadores libres de tipo
n. Sobre el sustrato 80a crece la primera capa de revestimiento
óptico o de confinamiento de portadores de carga 60a. La primera
capa de confinamiento de portadores de carga puede constar de
Arseniuro de Aluminio y de Galio (AlGaAs) y puede ser impurificada
con portadores libres de tipo n en una primera concentración. Esta
primera capa de revestimiento 60a tiene, por ejemplo, un índice de
refracción aproximado de 3,0 a 3,5 con un espesor típico de 1 a 3
\mum. Sobre la capa de revestimiento 60a crece la capa de
material semiconductor de emisión láser denominada núcleo o capa de
guía 55a que es ópticamente activa. Esta capa también
contiene
AlGaAs. La capa activa 55a tiene por ejemplo, un índice de refracción de 3,0 a 3,5 y crece para tener un espesor típico de algunos cientos de manómetros. Dentro de la capa 55a se proporciona estructura de pozo cuántico.
AlGaAs. La capa activa 55a tiene por ejemplo, un índice de refracción de 3,0 a 3,5 y crece para tener un espesor típico de algunos cientos de manómetros. Dentro de la capa 55a se proporciona estructura de pozo cuántico.
Sobre la capa 55a crece la segunda capa de
revestimiento 65a. La segunda capa de revestimiento 65a es de tipo p
con una concentración de impurezas sustancialmente igual a la
concentración de la capa baja de revestimiento. La segunda capa de
revestimiento 65a está también hecha de AlGaAs con un ancho y una
composición e índice de refracción similar al de la primera capa de
revestimiento 60a. De esta forma la estructura de Pozo Cuántico
(PC) 77a está emparedada respectivamente entre las capas primera y
segunda de revestimiento 60a, 65a de tipo n y de tipo p. La capa
activa 55a tiene un contenido de Aluminio (Al) más bajo que el de
las capas de revestimiento 60a, 65a. La capa activa 55a tiene un
índice de refracción más alto que las capas revestimiento 60a,
65a.
Entonces se pone una máscara selectiva de IPC (no
mostrada) sobre la partes del dispositivo 10a que no deben ser IPC.
La técnica preferentemente usada en esta realización para crear la
Interdifusión de Pozo Cuántico en y alrededor de la estructura de
Pozo Cuántico 77a es la técnica de daño inducido que utiliza huecos.
De cualquier forma, se entiende que cualquier otra técnica de
Interdifusión de Pozo Cuántico que consiga una diferencia de energía
de banda prohibida entre la estructura de Pozo Cuántico 77a y las
zonas pasivas 45a, 105a de Interdifusión de Pozo Cuántico pueden ser
usadas dentro del ámbito de esta invención. La técnica de daño
inducido preferida requiere que una cápsula de óxido de silicio
(SiO_{2}) sea pulverizada para depositarse sobre el dispositivo
10a. Una vez que ha sido depositada una fina capa de SiO_{2}, se
puede a continuación calentar el dispositivo a alta temperatura para
templarlo.
Una vez que el dispositivo 10a ha sido templado,
se pone una mascara de grabación adecuada sobre el área que define
la nervadura 70a, para que mediante las conocidas técnicas de
grabación se graben las porciones de la segunda capa de
revestimiento 65a en ambos laterales donde se define la nervadura
70a.
Entonces se pueden depositar, mediante conocidas
técnicas de litografía, los contactos metálicos 20a, 85a
respectivamente sobre la nervadura 70a y capa subsiguiente 80a, para
permitir el accionamiento eléctrico del dispositivo 10a.
En consecuencia el dispositivo 10a mostrado en
corte vertical en la Figura 5 es un dispositivo láser de
semiconductor de estructura monolítica. La zona activa o de ganancia
40a del dispositivo láser 10a está dentro de la capa 55a y confinada
en la estructura de Pozo Cuántico 77a con la nervadura 70a por
encima. Las zonas interdifundidas de pozo cuántico 45a, 110a, 150a
en torno a la estructura de pozo cuántico 77a están dispuestas como
se escribe a continuación.
Variando el tamaño de la máscara IPC y llevando a
cabo más de una vez la interdifusión de pozo cuántico en el
dispositivo 10a, se pueden crear las zonas pasivas 45a, 110a y 150a.
Adicionalmente la máscara IPC se puede proporcionar solo para la
interdifusión de pozo cuantico en la zona pasiva de difracción 45a,
creando de esta manera un dispositivo 10a en donde el
guía-ondas 15a está definido solo por la nervadura
70a.
Las dos realizaciones anteriormente descritas,
incluyen zonas 45, 45a en las capas 55, 55a que son de difracción
porque son pasivas y se extienden a lo ancho de los dispositivos 10,
10a. De esta manera el dispositivo láser de semiconductor 10, 10a
tiene una zona de difracción 45, 45a en el extremo del
guía-ondas del láser de semiconductor combinado con
índice de modo único. La zona de difracción 45, 45a es
efectivamente una zona guía-ondas de losa pasiva
donde se permite que la radiación óptica se difracte.
La zona de difracción 45, 45a disminuye
efectivamente la intensidad de la luz en la salida del extremo 81,
81a sin reducir la potencia de salida o brillo del dispositivo 10,
10a, ya que el ángulo de difracción está controlado por las
diferencias del índice de refracción relativo entre el
guía-ondas de nervadura 70, 70a y otras zonas del
dispositivo 10,10a La zona de difracción guía-ondas
de losa pasiva 45, 45a puede también ser usada como un filtro de
modo espacial porque esencialmente son zonas de difracción dentro de
la cavidad del láser. Esto es una ventaja ya que los modos de
guía-ondas de orden más alto experimentarán pérdidas
de difracción mayores que en el modo fundamental cuando se propaguen
por la zona de difracción 45, 45a. El modo fundamental tendrá
entonces un solapamiento más grande de la zona de ganancia 40 y será
selectivamente amplificado. De esta manera por la presente invención
es ventajoso que la zona de difracción 45, 45a tenga una energía de
banda prohibida más grande que la zona ópticamente activa 40, 40a
del dispositivo 10, 10a.
La interdifusión libre de impurezas se usa en la
presente invención de forma ventajosa porque crea un incremento en
la energía de banda prohibida si sumar perdidas ópticas por la
adición de impurezas.
Una ventaja adicional de la presente invención es
que la zona pasiva de Interdifusión de Pozo Cuántico en la salida
del dispositivo difracta la radiación óptica cuando sale de la zona
de ganancia. El tamaño incrementado del haz en los extremos del
dispositivo 10, 10a aumenta el valor de daño catastrófico del espejo
óptico en cada faceta y en consecuencia es asequible una potencia de
salida más alta. Una cuidadosa selección de las variaciones de los
índices de refracción mantiene el modo del haz de salida como
fundamental con una divergencia horizontal comparable a dispositivos
sin zona de difracción.
Una ventaja adicional de la presente invención es
que se pueden usar altas conducciones de corriente entre 20, 85;
20a, 85a sin el riesgo de que haya propagación de orden más alto.
Es conocido que cuando se incrementa la conducción de corriente en
un dispositivo láser, se producen valores no lineales en los índices
de refracción de las partes cercanas a la zona de ganancia. Un
cambio en el índice de refracción permite soportar modos de orden
más alto y alcanzar la "corriente-deseada". La
presente invención evita que los modos de orden superior
experimenten ángulos de divergencia más grandes en las zonas de
interdifusión de pozo cuántico. Además, la orientación del haz y
modo de discriminación extra se gana por la zona pasiva 150a
adicional.
Se debe entender que personas expertas en la
técnica pueden realizar modificaciones sin salirse del ámbito de la
presente invención.
Se debe apreciar particularmente que una ventaja
de las realizaciones de la presente invención provistas de un
contacto(s) eléctrico mas corto que el
guía-ondas es que la porción(s) del
guía-ondas sin contacto(s) eléctrico
permanece en modo simple, cuando funciona, ya que no tiene(n)
corriente inyectada allí dentro.
Se podría emplear una modificación sobre la
realización descrita empleando un guía hondas de heteroestructura
enterrada en vez del guía-ondas de heteroestructura
de nervadura expuesto.
Claims (28)
1. Dispositivo láser de semiconductor (10, 10a)
comprendiendo:
Un substrato (80, 80a) que está formado de una
primera capa de revestimiento (60, 60a), un núcleo o capa de guía
(55, 55a) y una segunda capa de revestimiento (65, 65a), el núcleo
o capa de guía (55, 55a) comprendiendo un material de emisión láser
acti-
vo;
vo;
un guía de ondas ópticas (15, 15a) que asegura el
confinamiento óptico lateral y que se extiende longitudinalmente
desde un primer extremo (71, 71a) del dispositivo hasta una posición
intermedia (75, 75a) entre la primera extremidad (71, 71a) y la
segunda extremidad (76, 76a) del dispositivo (10, 10a);
una zona ópticamente activa (40, 40a) dispuesta
en el núcleo o capa de guía (55, 55a) debajo y/o dentro del guía de
ondas ópticas (15, 15a);
una primera zona ópticamente pasiva (45, 45a)
dispuesta en el núcleo o capa de guía (55, 55a) que se extiende
desde la posición intermedia (75, 75a) hasta la segunda extremidad
(76, 76a) del dispositivo (10, 10a), la cual es más ancha que el
guía de ondas ópticas (15, 15a), de forma que cuando está
funcionando una salida óptica que proviene del guía de ondas se
difracta al cruzar la primera zona ópticamente pasiva (45, 45a);
y
un material de contacto eléctrico (20, 20a)
dispuesto encima del guía de ondas ópticas (15, 15a) con el fin de
definir una parte de contacto que es más corta que la extensión
longitudinal del guía de ondas ópticas de forma que se proporciona
una parte sin contacto (105, 105a) del guía de ondas ópticas (15,
15a), dicha parte sin contacto proporciona una segunda zona
ópticamente pasiva (110, 110a) en el núcleo o capa de guía del
dispositivo láser de semiconductor
(10, 10a).
(10, 10a).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde la segunda zona ópticamente pasiva (110, 110a) está formada en
el primer extremo (71, 71a) del dispositivo y que consta además de
una tercera zona ópticamente pasiva (150a) formada adyacentemente a
la posición intermedia.
3. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde el material de emisión láser activo consta de una estructura
de pozo cuántico, obtenida por crecimien-
to.
to.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde la primera zona ópticamente pasiva consta de una primera zona
de incorporación de composición desordenada o zona de pozo cuántico
por interdifusión suministrada desde la posición intermedia de la
segunda extremidad del dispositivo o zona adyacente.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, en
donde dichas segundas zonas de composición desordenada se
proporcionan limitando lateralmente la zona óptica activa (40,
40a).
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en donde el dispositivo es de construcción
monolítica.
7. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde el dispositivo incluye una capa de sustrato (80, 80a), sobre
la cual una primera capa de revestimiento (60, 60a), el núcleo o la
capa de guía (55, 55a) y la segunda capa de revestimiento (65, 65a)
son respectivamente proporcionadas.
8. Dispositivo según la reivindicación 4, en
donde la segunda extremidad (76, 76a) consta de una salida del
dispositivo láser de semiconductor (10, 10a) y la primera zona de
incorporación de pozo cuántico actúa, en funcionamiento, como una
zona de difracción a la salida del dispositivo láser, de manera que
reduce la intensidad de radiación óptica incidente en una cara de
dicha segunda extremidad por difusión de la radiación óptica.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, en
donde la cara consta de un revestimiento antirreflectante adherido
sobre el semiconductor.
10. Dispositivo según la reivindicación 5, en
donde la primera y la segunda zona de composición desordenada tienen
sustancialmente la misma energía de salto.
11. Dispositivo según la reivindicación 7, que
además incluye un material de contacto eléctrico (85, 85a) que
asegura el contacto de una superficie de sustrato (80, 80a).
12. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde la segunda zona ópticamente pasiva (110, 110a) esta situada en
la extremidad opuesta del dispositivo de la primera zona ópticamente
pasiva (45, 45a).
13. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde una distancia desde la posición intermedia hasta la segunda
extremidad (76, 76a) del dispositivo es de tres ordenes de magnitud
inferior que la distancia entre la primera (71, 71a) y la segunda
(76, 76a) extremidad del dispositivo.
14. Dispositivo según la reivindicación 1 que
tiene un guía-ondas de 1 a 5 micrones de ancho, un
dispositivo con un ancho de al menos tres veces el del guía de ondas
(15, 15a), una distancia entre las extremidades primera y la segunda
comprendida entre 1 y 2 mm, una distancia entre la primera
extremidad (71, 71a) y la posición intermedia (75, 75a) de 1,5 mm, y
una distancia entre la posición intermedia (75, 75a) y la segunda
extremidad (76, 76a) de
0,5 mm.
0,5 mm.
15. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, en donde el dispositivo láser de
semiconductor está fabricado en un sistema de materiales
semiconductores III-V.
16. Dispositivo según la reivindicación 15, en
donde el sistema de materiales semiconductores III-V
es un sistema basado en arseniuro de galio que emite un rayo láser
de longitud de onda aproximadamente comprendida entre 600 y 1300
nm.
17. Dispositivo según la reivindicación 10, en
donde los materiales primero y segundo de composición desordenada
constan substancialmente de Arseniuro de Indio y de Galio.
18. Dispositivo según la reivindicación 15, en
donde el sistema de materiales semiconductores III-V
es un sistema a base de un fosfuro de indio que emite un rayo láser
de longitudes de onda esencialmente comprendidas entre 1200 y 1700
nm.
19. Dispositivo según la reivindicación 1, en
donde el guía de ondas ópticas (15, 15a) es un guía ondas de
nervadura (70, 70a) formado al menos en la segunda capa de
revestimiento (65, 65a).
20. Dispositivo según la reivindicación 19, en
donde el material de contacto eléctrico (20, 20a) asegura el
contacto de una superficie de la nervadura (70, 70a).
21. Procedimiento de fabricación de un
dispositivo láser a semiconductor (10, 10a) que consta de las etapas
consistentes en:
- (i)
- formar en orden, sobre un sustrato (80, 80a)
- una primera capa de revestimiento (60, 60a) que tiene una función de confinamiento de portadores de carga;
- un núcleo o capa de guía (55, 55a) comprendiendo un material láser activo; y
- una segunda capa de revestimiento óptico (65, 65a) que tiene una función de confinamiento de portadores de carga;
- (ii)
- formar un guía de ondas ópticas (15, 15a) que proporciona un confinamiento óptico lateral y se extiende longitudinalmente desde una primera extremidad (71, 71a) del dispositivo hasta una posición intermedia (75, 75a) entre la primera extremidad (71, 71a) y la segunda extremidad (76, 76a) del dispositivo a fin de definir una estructura de guía de ondas óptica.
- (iii)
- formar una primera zona ópticamente pasiva (45, 45a) en el interior del núcleo o capa de guía (55, 55a) y extendiéndose desde la posición intermedia (75, 75a) hasta la segunda extremidad (76, 76a) del dispositivo (10, 10a), la cual es más ancha que el guía de ondas (15, 15a), de forma que en funcionamiento, una salida óptica que provinente del guía ondas se difracta al cruzar la primera zona ópticamente pasiva.
- (iv)
- formar un material de contacto eléctrico (20, 20a) dispuesto encima del guía de ondas (15, 15a) para definir una parte de contacto (20, 20a) que es más corta que la extensión longitudinal del guía de ondas de forma que una parte sin contacto (105, 105a) del guía de ondas (15, 15a) es proporcionada, la cual parte sin contacto proporciona una segunda zona ópticamente pasiva (110, 110a) en el interior del núcleo o capa de guía (55, 55a) del dispositivo láser a semiconductor; y
- (v)
- formar una zona ópticamente activa en el interior del núcleo o capa de guía (55, 55a) debajo y/o en el interior del guía de ondas durante al menos una de las etapas (i) a (iv) mencionadas arriba.
22. Procedimiento según la reivindicación 21, en
donde el paso (i) puede llevarse a cabo de una técnica de
crecimiento como es la Epitaxia de Haces Moleculares o Deposición de
Vapores de Compuestos Orgánicos.
23. Procedimiento según la reivindicación 21, en
donde la primera zona pasiva (45, 45a) se forma mediante la técnica
de Interdifusión de Pozos Cuánticos, la cual consiste en la
generación de huecos en la primera zona pasiva, y realizar un
recocido para crear una zona de composición desordenada en el núcleo
o en la capa de guía, la cual posee un banda prohibida más grande
que la de estructura de pozo cuántico.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, en
donde la técnica de interdifusión de pozos cuánticos consta de la
etapas consistentes en:
- depositar una capa dieléctrica mediante la pulverización catódica de un diodo sobre una atmósfera esencialmente compuesta de argón sobre al menos una parte de una superficie de material de dispositivo láser a semiconductor y así introducir los defectos estructurales puntuales en al menos una parte del material adyacente a la capa dieléctrica;
- depositar opcionalmente otra capa de dieléctrico con ayuda de una técnica sin pulverización catódica sobre al menos otra parte de la superficie del material; y
- recocer el material para de esta forma transferir iones o átomos desde el material hasta el interior de la capa dieléctrica.
25. Procedimiento según la reivindicación 21, que
incluye además otra etapa consistente en formar una segunda zona
ópticamente pasiva (110, 110a) del guía-ondas
adyacente a la primera extremidad (71, 71a) del dispositivo.
26. Procedimiento según la reivindicación 21,
que incluye además otra etapa consistente en formar una segunda zona
ópticamente pasiva (110, 110a) del guía-ondas
adyacente a la primera extremidad (71, 71a) del dispositivo y formar
una tercera zona ópticamente pasiva (150, 150a) del
guía-ondas adyacente a la posición intermedia (75,
75a).
27. Procedimiento según la reivindicación 21, en
donde el guía de ondas ópticas (15, 15a) está formado como un
guía-ondas de nervura (70, 70a) al menos en la
segunda capa de revestimiento (65, 65a).
28. Procedimiento según la reivindicación 27, en
donde el material de contacto eléctrico (20, 20a) está formado sobre
la superficie de la nervura (70, 70a).
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