一种表面反射光子器件包括:衬底;以及该衬底上的波导结构。该波导结构包括沿着其纵轴的有源区,且该有源区用于生成光。波导结构还具有在其中形成的沟槽,沟槽相对于有源区处于横向上并界定在有源区的一末端处形成倾斜端面的第一壁,第一壁具有相对于波导结构的纵轴处于不平行角度的法线。该沟槽还界定与第一壁相对而放置的第二壁。
1.一种表面发射光子器件,包括:衬底;以及所述衬底上的波导结构,所述波导结构包括沿着所述波导结构的纵轴的有源区,所述有源区用于生成光,其中所述波导结构具有在其中形成的沟槽,所述沟槽相对于有源区处于横向上并且在所述波导结构中与所述有源区相交,所述沟槽的第一侧面在沿着所述波导结构的一个位置处形成倾斜端面并且所述沟槽的第二侧面在沿着所述波导结构的第二位置处形成壁,所述倾斜端面具有相对于所述波导结构的纵轴处于不平行角度的法线,并且其中所述波导结构的所述有源区在所述沟槽的第一侧面和第二侧面之间被所述沟槽切断。
2.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述沟槽的第一侧面与第二侧面在波导结构中界定两端距离不大于8μm的开口。
3.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述沟槽的第一侧面与第二侧面在波导结构中界定两端距离不大于4μm的开口。
4.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述沟槽的第一侧面与第二侧面在波导结构中界定两端距离不大于1μm的开口。
5.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述波导结构包括半导体材料。
6.如权利要求5所述的器件,其特征在于,所述波导结构具有顶表面,且所述沟槽的第一侧面相对于所述顶表面的角度为44.4°±1°。
7.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述倾斜端面是内反射的且是倾斜的以便使在所述有源区中生成的光在基本上垂直于所述衬底的方向上发射。
8.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述波导结构包括所述衬底的顶表面上的多个层,且所述有源区基本上平行于所述顶表面。
9.如权利要求8所述的器件,其特征在于,还包括用于接收偏压以便激活所述波导结构来生成激光输出光束的所述波导结构与所述衬底上的诸电极。
10.如权利要求9所述的器件,其特征在于,所述器件是脊型激光器。
11.如权利要求10所述的器件,其特征在于,所述脊型激光器是法布里-帕罗(FP)激光器。
12.如权利要求10所述的器件,其特征在于,所述脊型激光器是分布式反馈激光器。
13.如权利要求9所述的器件,其特征在于,所述器件是埋式异质结构激光器。
14.如权利要求13所述的器件,其特征在于,所述埋式异质结构激光器是法布里-帕罗激光器。
15.如权利要求13所述的器件,其特征在于,所述埋式异质结构激光器是分布式反馈激光器。
16.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述波导结构定形为形成长形激光腔,所述长形激光腔具有在所述腔的第一末端处的所述倾斜端面以及所述腔的第二末端处的另一端面。
17.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述沟槽具有蚀刻底部。
18.如权利要求17所述的器件,其特征在于,所述蚀刻底部包含平行于所述衬底的部分。
19.如权利要求17所述的器件,其特征在于,所述蚀刻底部的至少一部分是圆形的。
20.如权利要求1所述的器件,其特征在于,所述位于第二位置处的壁具有平行于所述波导结构的所述纵轴的法线。本申请要求2009年6月12日提交的美国临时申请No.61/186,730的优先权,该申请通过引用结合于此。相关申请的交叉引用本申请与以下申请有关,2004年10月5日提交的题为“表面发射与接收光子器件”的美国申请No.10/958,069;2003年10月20日提交的美国临时申请No.60/512,189;以及2004年6月10日提交的美国临时申请No.60/578,289,这些申请的公开内容通过引用结合于此。发明背景本发明一般地涉及表面发射及接收光子器件,且更具体地涉及改进的表面发射激光器件以及制造该器件的方法。通常通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)在衬底上生长适当层叠的半导体材料以形成平行于衬底表面的有源层来制造半导体激光器。然后利用多种半导体加工工具处理该材料以制造包括有源层的激光光学腔,并使金属接触点附着到半导体材料。最后,通常通过解理该半导体材料以限定激光光学腔的边缘或末端而在激光腔的末端形成激光反射镜端面,从而当在接触点上施加偏置电压时,所产生的流过有源层的电流使光子在垂直于电流流动的方向上从有源层的成端面的边缘射出。现有技术还公开了用于通过蚀刻形成半导体激光器的反射镜端面的工艺,允许激光器与其它光子器件单片地集成在同一衬底上。还已知通过以大于光学腔内传播的光的临界角的角度建立此类端面从而在该光学腔内形成全内反射端面。在现有技术中还描述了利用蚀刻工艺在线性激光腔的各末端处形成两个全内反射端面,其中各端面相对于有源层平面以45°角来放置。在这种器件中,在腔的一末端处腔中的光可被引导成垂直向上,导致一端面处的表面发射,而腔的另一末端处的端面可反向倾斜以便引导光垂直向下至例如激光器结构下方的高反射率叠层。现有技术还描述结合经蚀刻的45°端面与经解理的端面的器件。合成的器件不能以全晶片来测试,且同样遭受与解理端面器件同样的不足。此外,在考虑解理需求方面,它们与单片集成不兼容。Chao等人在IEEE光子技术快报(IEEExa0Photonicsxa0Technologyxa0Letters)卷7第836-838页中试图克服这些缺点,然而通过提供中断波导结构,所得的器件在激光腔的各末端处遭受散射。垂直腔表面发射激光器(VCSEL)在过去若干年间受到了欢迎;然而,VCSEL不允许多器件的面内单片集成,且仅允许光以垂直入射离开其表面反射镜。这些现有表面发射器件的共同方面在于光子总是以垂直于有源层平面的方向从光学腔发射。例如在将激光束高效耦合到光纤中时,在其远场强度分布中具有低波纹甚至没有波纹的激光器的非常合乎要求的。
发明内容
通常,在一个方面中,本发明的表征为表面发射光子器件,其包括:衬底以及衬底上的波导结构。波导结构包括用于生成光的沿着其纵轴的有源区。波导结构具有在其中形成的沟槽,沟槽相对于有源区处于横向上并界定在有源区的一末端处形成倾斜端面的第一壁,第一壁具有相对于波导结构的纵轴处于不平行角度的法线,该沟槽还界定与第一壁相对而放置的第二壁。其它实施例包括一个或多个以下特征。沟槽的第一和第二壁在波导结构中界定开口,该开口不大于8μm、4μm或1μm之一。波导结构由半导体材料制成,且波导结构具有第一壁相对于顶表面具有约44.4°±1°的角度的顶表面。一般地,端面是内反射的且是倾斜的以便使在有源区生成的光在基本上垂直于衬底的方向上发射。波导结构由衬底顶表面上的多层制成,且有源区基本平行于顶表面。器件还包括用于接收偏压以便激活波导结构来生成激光输出束的波导结构与衬底上的诸电极。该器件是脊型激光器(例如,埋式异质结构激光器、法布里-帕罗(Fabryxa0Perot)激光器、分布式反馈激光器)。波导结构定形为形成长形激光腔,长形激光腔具有在腔的第一末端处的第一端面以及腔的第二末端处的第二端面。沟槽具有经蚀刻的底部,该底部平行于衬底或者是圆形的。第二壁具有平行于波导结构的纵轴的法线。在以下的附图和描述中阐述一个或多个实施例的细节。所描述实施例的其他特征、目标、以及优点从描述和附图以及权利要求书将变得显而易见。附图简述根据优选实施例的以下详细描述以及附图,上述和附加的目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将会是显而易见的,其中:图1是表面发射激光器的第一实施例的俯视透视图。图2是图1激光器的侧视图。图3是图1的激光器的俯视平面图;图4是表面发射激光器的第二实施例的侧视图。图5是表面发射激光器的第三实施例的侧视图。图6是表面发射激光器的第四实施例的侧视图。图7是表面发射激光器的第五实施例的俯视透视图。图8是第六实施例的俯视平面图,其结合了表面发射激光器和区域检测器。图9是图8的激光器和区域检测器的部分截面的侧视图。图10是第七实施例的俯视平面图,其结合了表面发射激光器和面内检测器。图11是图10的激光器和面内检测器的部分截面的侧视图。图12是合并多个表面发射激光器的第八实施例的俯视透视图。图13是图12的多个激光器的表面发射区的放大视图。图14是放置成用于改善封装密度的激光器的俯视平面图。图15是仅使用倾斜蚀刻的波导结构的截面视图。图16是使用倾斜及垂直蚀刻的波导结构的截面视图。图17示出对应于具有47°的远场角(远场的半最大值全宽)的1310nm器件的一维波导结构的理想远场。图18(A)与(B)示出具有垂直蚀刻端面的二维波导结构,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图19(A)与(B)示出具有45.0°蚀刻端面的二维波导结构,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图20(A)与(B)示出具有蚀刻底部的45.0°蚀刻端面的二维波导结构,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图21示出对应于具有蚀刻底部的44.0°蚀刻端面的二维波导结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图22示出对应于具有蚀刻底部的44.4°蚀刻端面的二维波导结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图23(A)-(H)示出具有蚀刻底部的45.0°蚀刻端面的4个二维波导结构,各结构具有不同宽度的倾斜蚀刻的切口,以及对应于这些结构的与来自图17的远场比较的远场。图24(A)与(B)示出具有1μm宽的倾斜蚀刻的切口以及蚀刻底部的44.4°蚀刻端面的二维波导结构,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图25(A)与(B)示出具有1μm宽的倾斜蚀刻的切口与蚀刻底部以及10μm宽的垂直蚀刻切口与蚀刻底部的45.0°蚀刻端面的二维波导结构,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图26示出对应于具有1μm宽的倾斜蚀刻的切口与蚀刻底部以及10μm宽的垂直蚀刻切口与蚀刻底部的44.4°蚀刻端面的二维波导结构的远场,对应于该结构的远场,以及供比较的来自图17的远场。图27(A)-(C)示出对应于具有1、4、8μm的蚀刻切口宽度的倾斜蚀刻切口的45.0°蚀刻端面的二维波导结构的远场以及供比较的一维结构的理想远场,其中1310nm器件具有35°的远场角。图28(A)-(C)示出对应于具有1、4、8μm的蚀刻切口宽度的倾斜蚀刻切口的45.0°蚀刻端面的二维波导结构的远场以及供比较的一维结构的理想远场,其中1310nm器件具有25°的远场角。图29(A)-(C)示出对应于具有1、4、8μm的蚀刻切口宽度的倾斜蚀刻切口的45.0°蚀刻端面的二维波导结构的远场以及供比较的一维结构的理想远场,其中830nm器件具有23°的远场角。图30(A)-(F)示出具有蚀刻底部处化圆的45.0°蚀刻端面的三个二维波导结构,各结构具有不同宽度的倾斜蚀刻的切口,以及对应于这些结构的与来自图17的远场比较的远场。优选实施例的详细描述现转到示例性实施例的更具体的描述,在图1-3中概略地示出在衬底12上制造的表面发射半导体激光器10。虽然描述了脊型激光器,将理解可利用本文所描述的特征来制造其它类型的激光器。例如,激光器结构还可以是埋式异质结构(BH)激光器。激光器类型可以是法布里-帕罗(FP)激光器或分布式反馈(DFB)激光器。与常规的固态脊型激光器的制造一样,衬底12可例如由适当掺杂的III-V族化合物或其合金来形成。衬底包括顶表面14,在顶表面14上通过诸如金属有机化学汽相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)等外延沉积来沉积一般在16处指示的形成光学腔18的一系列层,光学腔18包括有源区20。诸如光学腔18的水平腔半导体激光器结构典型地包含与有源区20相邻的上和下覆区19和19′,它们由诸如InP等比有源区20低的低指数半导体材料形成,有源区20可能形成有基于InAlGaAs的量子阱与势垒。在覆区19的顶表面上形成InGaAsP的过渡层21。倾斜端面22通过掩模与蚀刻工艺在腔18的第一末端或发射末端24处形成,其中相对于表面14以45°角或接近45°的角来向下并向里地蚀刻端面。该端面是倾斜的,从而造成在光学腔中生成的光在基本垂直于或接近垂直于有源区20的平面和表面14的方向上发射。换言之,倾斜端面的法线相对于表面的法线呈约45°,以及相对于光学腔18的纵轴呈约45°。发射末端端面22基本上完全内反射,以使沿着光学腔18的纵轴传播的光在垂直于该轴的方向上反射,且其在箭头26的方向上垂直向上地传输,如诸图所示。光学腔的通常在28处指示的第二末端或反射端处,相对于腔的纵轴呈90°角地形成末端端面30,且因此基本上垂直于激光器的有源区20。另外,在末端28处形成分布式布拉格反射器(DBR)元件32与监视光检测器(MPD)34,通过以公知方式进行掩模与蚀刻来形成端面30、元件32与34。在发射末端24与反射末端28之间延伸的脊36通过掩模与蚀刻有源区20上的光学腔18来形成,从而形成脊型激光器10。在发射末端24处,脊36加宽或向外形成锥形,如同边缘38与40处,从而提供端面22上方的开口区41以便允许光束26通过光学腔18的顶表面42射出而没有失真。MPD部34的后侧,即在图1-3中所示的左手端,经蚀刻形成射出端面44。垂直于端面44的表面的线45以制造激光器10的材料的布鲁斯特(Brewster)角或接近该布鲁斯特角相对于光学腔18的纵轴形成角46(图3),使得端面44对于在腔18中生成的光有零反射率或接近零反射率。在光学腔18中生成且纵向传播的一些激光在端面30处发射,通过布拉格反射器32,且被监视激光器操作的MPDxa034所接收。一部分光到达端面44,但因为端面具有零反射率或接近零反射率,光在端面处散射,且这防止对激光器的不希望的背反射。脊36的顶表面42上的顶电接触层48典型为如InGaAs等低带隙半导体,其允许与施加到其的金属层形成欧姆接触。过渡层21典型为带隙处于上包层19的带隙与接触层48的带隙之间的半导体,且一些情况下过渡层21具有可变带隙。接触层与过渡层可吸收在激光器中生成的光。例如,如果具有上述材料的光学腔18生成波长为1310nm的激光,InGaAs接触层48将在光从22所示的45°总内反射端面向上反射后吸收该光。另外,如果InGaAsP过渡层21的带隙小于约0.95eV,对应于1310nm的波长,则过渡层还将导致吸收。因此,对于激光器的高效及可靠操作而言任一吸收层的移除都是重要的。根据第一实施例,如图1所示,这通过设置孔径52来实现。另一方面,如果激光波长为980nm且接触层为GaAs,由于GaAs层在该波长处是透明的,因此不需要移除GaAs接触层,但是如果激光波长为830nm,则移除GaAs接触层将是合乎要求的。通过图案化与蚀刻工艺在接触层48中形成孔径52,其开口位于发射端部24处的脊的开口区41处。该孔径允许光从激光腔发射,如上所述。注意到光束一般具有圆形或椭圆形形状。顶部电极沉积在激光器与MPD上的接触层48上,且第二电极54沉积在衬底的底表面56上,使得可在电极之间的脊36的两端施加偏压以便产生激光。还可在MPD两端施加零偏压或负偏压以允许MPD基于入射到其的光生成电流。在光学腔18中传播的激光将被端面22反射,从而在第一末端24处垂直射出,如箭头26所示,且一些光在有源区20的平面中通过第二末端28处的端面30而水平地射出。通过端面30射出的一些光将被DBR反射器32反射回到腔中,且一些将通过反射器32以便入射在MPDxa034的前表面58上,在MPDxa034的前表面检测光。通过MPD的光将由MPD背侧处的端面44散射,如箭头60所示(图3)。单片式制造的MPDxa034不限于监控激光器的操作,如通过测量其配置中的强度,且如果需要,MPD还可用作极快检测器以向驱动激光器的电路提供反馈。可通过使用反射率修正涂层来优化激光腔。在常规解理端面激光器中,一个端面可具有高反射率涂层,而另一端面可涂敷成较低反射率,例如分别为90%与10%反射率,以使多数激光从较低反射率端面射出。在短腔中,两个端面都可具有高反射率以便减少腔的往返损失,但是典型地一个端面具有比另一端面低的反射率,例如分别为99.9%与99.0%的标称反射率,从而允许多数激光从较低反射率端面射出。在图4所示的第二实施例中,以上述方式制造激光器10,其中共同元件具有相同附图标记。但是,在该情况下,在脊36的第一末端24处的开口区41上沉积介电层或叠层70以使介电层或叠层70修改被发射的光束26所经历的反射率。另外,如图5所示,光学腔18的反射末端28处的端面30可包含光学层或叠层72而非包含布拉格反射器32。在小于5μm左右的极短腔两端处使用极高反射率涂层可由于极短腔的大纵向模式间隔而造成单模式行为。反射率修改可用于优化激光腔的性能。替代激光腔18的背端端面30具有垂直端面,还可按照图6所示的45度角来蚀刻该端面。在该图中,如上所述地制造的激光腔80在两端处都被蚀刻以提供倾斜端面82与84。该类型的激光器针对在孔径90与92上形成的对应反射涂层86和88分别提供水平表面。所示结构可在背端面84与前端面82两处发射垂直于衬底的光,其中设置孔径来避免在接触层与过渡层中的吸收。在许多应用中,单纵向模式激光器比多纵向模式激光腔更合乎要求。一个这种应用是数据通信,其中与多纵向激光器相比,单纵向模式激光器获得通信的较长有效范围。图7示出单纵向模式表面发射半导体激光器100制造在衬底114的顶表面112上的实施例。如以上针对激光器10的描述,一系列层116形成光学腔118,光学腔118包括如上所述地制造的有源区(未示出)。倾斜端面122通过掩模与蚀刻向下并向内地相对于表面112呈45°角或接近45°角地在第一端120处形成。端面基本上完全内反射,使得激光器发射实质垂直的或接近垂直的输出光束126。在光学腔的第二末端128处,通过掩模与蚀刻沿着腔118的光学轴形成垂直末端端面130(其垂直于激光器的有源层)、多个滤光元件132、分布式布拉格反射器(DBR)元件134、以及监控光检测器(MPD)136。通过掩模与蚀刻工艺从腔118形成长形脊140。在激光器的发射末端120,脊140如侧壁142与144所示地向外扩大以便形成开口区145,从而允许光束126通过第一末端的表面发射而没有失真,如同以上参考图1的描述。在第二末端128处,蚀刻MPD部136的背侧以便形成射出端面146,射出端面146设计成形成针对激光材料的布鲁斯特角或接近布鲁斯特角的角度,从而具有零反射率或接近零反射率。通过滤光元件132与DBR元件134后,由MPDxa0136接收在光学腔118中生成的一些激光,MPDxa0136然后提供激光器操作的测量结果。由于端面146具有零反射率或接近零反射率,到达端面146的任何光被散射,从而防止对激光器的不希望的背反射。如上所述的诸蚀刻步骤之后,在脊的顶表面上以及MPD上形成如参考图1所描述的顶部电接触层(未示出),且该层被图案化以便在开口区145中的接触层中提供开口148。该开口位于端部120处的端面122上以便允许在激光腔中生成的光以圆形或椭圆形形状发射,如光束126。在衬底的底表面上沉积第二电接触层(未示出),从而可在脊两端施加偏压以便产生激光,并可在MPD两端施加零偏压或负偏压以便允许其基于入射在MPD上的光而生成电流。这样在光学腔中产生的激光将在第一末端120处垂直射出,如箭头126所指示,且在第二末端128处纵向射出,其中一些光将通过端面130、通过滤光器132、以及通过DBR元件134传输,且将入射到MPDxa0136的前端150上以由MPD来检测,且然后在MPD的背端面146处散射。如同图1-3的器件的情况,图7的单纵向模式器件100可具有以图4所示的方式沉积在脊的第一发射末端120处的介电层或叠层(未示出),从而其修改发射末端的反射率。尽管在图1和7的实施例中分别示出了单个DBR元件32和134,但是将理解还可使用多个DBR元件以分别在第二末端28与128处获得较高反射率。DBR元件可采取图1的元件32的形式,其中DBR在脊蚀刻期间未被图案化,使得其未获得脊构造,或者可采取图5中元件134的形式,其中元件包括脊形状。此外,将理解可由电介质反射率修改层或叠层来替代(多个)DRB元件。在现代系统中,在单个衬底或芯片上具有肩并肩的光传输器以及光检测器是非常合乎要求的。如果器件由相同材料制成,具有这种组合更加合乎要求。相应地,在图8与9所示的实施例中,可能是诸如图1的激光器10等激光器的表面发射或垂直发射激光器158与检测器160组合,以便在诸如图1的衬底12的共同衬底上设置光发射器与光检测器两者。出于说明目的,表面发射激光器158类似于图1的激光器,且共同特征用相同的附图标记,但可使用表面发射器的多种变体是显而易见的。图9是沿着图8的线9-9所取的截面视图,用于说明检测器160的结构。出于清楚起见,图9所示检测器的高度小于激光器的高度,但这不是必要的。区域检测器160与表面发射激光器158相邻地放置,如所示,且从沉积在衬底上的相同层16来制造以形成光学腔。在用于形成激光器的第二末端28的掩模与蚀刻步骤期间,在这些层中掩模并蚀刻检测器,这些步骤包括形成垂直末端端面30(其垂直于激光器的有源层)、分布式布拉格反射器(DBR)元件32,以及监控光检测器(MPD)34。所示构造中的区域检测器160可一般为矩形,其具有接收检测区166内的入射光束164的顶表面162,且使用如激光器10中所使用的有源层相同的有源层20。顶电接触件168被施加在检测器的顶表面162上,同时留下检测区166没有该接触件。底接触件170还施加在衬底12的背侧,且在顶接触件168与底接触件170之间施加负偏压或零偏压以便允许入射光束164被检测器所检测。在图10和11所示的另一实施例中,出于说明目的,可能类似于图1的激光器10的表面发射激光器176在衬底178上与面内检测器180组合。与图1-3的表面发射激光器共同的特征使用类似附图标记,其中图11是沿着图10的线11-11所取的截面。为了清楚起见,在图11中所示检测器180的高度小于激光器176的高度。面内检测器180与表面发射激光器176相邻地放置,且一般平行于表面发射激光器176。检测器180包含具有被示为平行于激光器10的光学腔18的轴的纵轴的长形本体部182;但是,要理解这些轴不是必须平行。使用相同掩模与蚀刻步骤在形成激光器光学腔的沉积的层16中制造检测器本体。反射输入端面184形成在检测器的第一、输入末端186处,其中端面184在激光器10上形成端面22的期间相对于衬底178的表面呈45°角或接近45°角地被蚀刻。在用于形成激光器176的第二或反射末端28、垂直末端端面30、分布式布拉格反射器(DBR)元件32、以及监控光检测器(MPD)34的掩模与蚀刻步骤期间形成本体部182与背端面188。尽管所示检测器背端面188垂直于沉积材料的有源层20的平面,但是将理解可按照非垂直的角度来蚀刻该端面。面内检测器180包括顶表面区200,其用于接收要检测的入射光束202(图11),其处于与激光器中所用的有源层相同的有源层20。在检测器180的顶表面206上施加顶导电接触件204,其中在检测区200的接触件中形成孔径,使得入射光不被阻挡。在检测器区中的衬底12的背侧施加底导电接触件208,且在顶接触件与底接触件之间施加负偏压或零偏压。入射光202通过区200中的顶表面进入检测器,且被内反射端面184反射,从而沿着检测器有源层20的轴被纵向引导以用于按已知方式来检测,如箭头210所示。可通过在区166(图8)与区200(图10)上沉积介电层来修改区166(图8)与区200(图10)的反射率以便分别针对入射光束164与202提供抗反射表面。这将允许检测器更有效地收集光。将理解可在单个衬底上以阵列方式制造如那些以上描述的多个激光器和/或检测器,由此允许诸如并联光学互连、波长选择性等多种应用。例如,可在同一芯片或衬底上设置如图12和13所示阵列218的不同波长的多个激光器,且多个激光器可被放置成将它们的输出引导至诸如光纤的单个输出介质中。因此,激光器的阵列218可被构造成从共同中心或中枢219放射状地延伸,其中图7中100所示种类的四个激光器220、222、224与226被放置在共同衬底228上,其放置方式为它们的各输出末端230、232、234与236彼此紧邻地聚集并围绕中心轴240,且激光器的第二末端从中枢向外放射状地延伸。来自激光器的输出光束垂直向上地发射,该方向与衬底228的表面垂直或接近垂直并与轴240平行。通过给四个激光器的每一个提供不同带隙,各激光器产生具有不同波长的输出光束,使得阵列218产生沿着轴240的选定波长或者诸波长组合的输出,然后该输出可被引导至诸如光纤242的共同输出装置。虽然示出了四个激光器,将理解这是出于说明目的,且可使用其它数量的激光器。各激光器的带隙通过诸如无杂质空穴扩散或再生长等工艺来选择,这些技术是本领域所熟知的。四个激光器的输出末端230、232、234与234各包括倾斜端面,且这些在同一个掩模步骤中形成,但在四个分别的蚀刻步骤中形成。可利用在各蚀刻步骤中与45°角蚀刻略微偏离来引导四个光束略微与垂直偏离,使得它们入射在位于中心的诸如光纤242的对象上。通过共同掩模与蚀刻步骤来形成四个激光器的背端面、滤光元件、以及MPD。最终,通过掩模与蚀刻形成脊结构,且该器件在顶表面与底表面上进行金属化来提供如上所述的电接触。激光器的放射状阵列218是可能的,因为在制造激光器时使用的CAIBE(化学辅助离子束蚀刻)工艺提供不依赖于半导体晶体的结晶平面的均匀蚀刻。这允许表面发射激光器可在衬底上放置成任何期望构造,如图12所示以及进一步如图14所示,其中半导体激光器250对角地放置在矩形衬底252上。例如使用解理来形成端面的常规方法不允许这种放置。图15示出诸如激光器的波导结构300的截面,其中倾斜切口302具有蚀刻进入波导的蚀刻底部311。波导结构300包括衬底304、下包层306、以及形成芯308的有源区、上包层310、以及接触层312。这些层如上所述地外延式地沉积。倾斜蚀刻切口302在波导处形成倾斜端面314,其相对于波导的纵轴呈角度HA,如图15所示。倾斜切口的宽度为W1。用于形成图15的结构的工艺要求可用CAIBE来进行的倾斜蚀刻。图16示出诸如激光器的波导结构320的截面,其具有蚀刻进入波导的倾斜切口322以及垂直切口324。波导结构包括衬底326、下包层328、以及形成芯330的有源区、上包层332、以及接触层334。这些层如上所述地外延式地沉积。倾斜蚀刻切口322在波导处形成倾斜端面336,其相对于波导的纵轴呈角度HA,如图16所示。倾斜切口与垂直切口的宽度分别为W2与W3。用于形成图16的结构的工艺要求倾斜蚀刻以及垂直蚀刻,可使用CAIBE来进行该两种蚀刻。图17示出对应于RSoft中的对示例性基于InP的1310nm发射外延式激光器结构的一维解的远场,且该远场将被称作“理想”远场。图17示出具有47°远场的1310nm激光器结构的情形,其中远场角定义为远场的半最大值全宽(FWHM)。该外延式结构基于InP衬底上的以下层:0.5μmxa0n-InP(该层与衬底作为下包层);0.18μmxa0AlGaInAs下渐变区;有源区,其包含14个6nm厚的压缩应变AlGaInAs量子阱,各量子阱夹在10nm拉伸应变的AlGaInAs势垒之间;0.18μmxa0AlGaInAs上渐变区;1.65μm厚的p-InP上包层;以及高度p掺杂的InGaAs覆层。图18(A)示出基于InP的1310nm发射外延式激光器结构中的垂直蚀刻端面410的折射率轮廓。包括外延式激光器结构的全部层的仿真示出可通过使用具有约3.415的折射率并具有0.31μm的厚度的芯402、具有约为3.2的折射率的上包层404与下包层400、以及具有约为1.0的折射率的空气来良好地近似该结构。通过使用Rsoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图18(B)中用实线表示的远场。来自图17的远场在图18(B)中用虚线表示以用于比较。尽管在形状上存在少许改变,但在远场图案中没有光束指向或波纹。光束指向被定义为远场中的最大强度点与0°偏离的角度,且在该图中两个远场都在0°处示出最大强度,且因此,没有光束指向。图19(A)示出具有下包层400与上包层404以及芯402的基于InP的1310nm发射外延式激光器结构中的HA=45°的蚀刻端面412的折射率轮廓。折射率值与图18(A)所示的器件相关联地呈现的那些折射率值相同。通过使用Rsoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图19(B)中用实线表示的远场。来自图17的远场在图19(B)中用虚线表示以用于比较。该远场图案示出大致为-2.5°的光束指向,且远场图案中存在小波纹。图20(A)示出具有下包层400与上包层404以及芯402的基于InP的1310nm发射外延式激光器结构中的HA=45°的更实际的蚀刻端面412的折射率轮廓。折射率值与图18(A)所示的器件相关联地呈现的那些折射率值相同。该结构现在示出蚀刻端面412的蚀刻底部414。通过使用RsoftFullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图20(B)中用实线表示的远场。来自图17的远场在图20(B)中用虚线表示以用于比较。远场图案示出大致为-5°的光束指向。远场中的波纹增大到比图19(B)的实曲线更大,且远场图案对理想远场图案的失真更严重。为了降低远场中的光束指向,在图20(A)的结构中将角度HA从45.0°减小至44.0°。通过使用Rsoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图21中用实线表示的远场。来自图17的远场在图21中用虚线表示以用于比较。远场图案示出几乎为零的光束指向,尽管远场中的强度并未在0°周围均匀地分布。为了平衡0°周围的强度,在图20(A)的结构中将角度HA从45.0°改变至44.4°。通过使用Rsoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图22中用实线表示的远场。来自图17的远场在图22中用虚线表示以用于比较。远场图案示出少许光束指向,尽管远场中的强度当前在0°周围更均匀地分布。但是,相对于衬底与波导纵轴的切口的角度HA在44.4°±1°的范围中会产生合理的光束指向。图23(A)、(C)、(E)与(G)示出具有倾斜蚀刻端面、蚀刻底部、且HA=45.0°的四个二维波导结构,各结构的倾斜蚀刻切口宽度不同。这是图15所示类型的结构。通过使用RSoftxa0Fullwave软件来获取四个结构的每一结构的二维解,并得到在图23(B)、(D)、(F)与(H)中用实线示出的远场。来自图17的远场在图23(B)、(D)、(F)与(H)中用虚线表示以用于比较。对应于1μm切口的远场图案未示出明显的波纹且其光束指向角约为-5°。对应于2、4、16μm切口的远场示出波纹随着切口宽度增大而增大。图24(A)示出具有倾斜蚀刻端面、蚀刻底部、且HA=44.4°的二维波导结构,其倾斜蚀刻切口的宽度为1μm。这也是图15所示类型的结构。通过使用RSoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图24(B)中用实线表示的远场。来自图17的远场在图24(B)中用虚线表示以用于比较。该远场不具有任何明显的波纹,且光束指向角为0°或约为0°。图25(A)示出具有倾斜蚀刻端面、蚀刻底部、且HA=45.0°的二维波导结构。该结构是图16所示类型的结构,其中倾斜蚀刻与垂直蚀刻两者被用来创建该结构。首先进行倾斜蚀刻,且倾斜蚀刻切口的宽度为5μm。接下来进行垂直蚀刻,且垂直蚀刻切口的宽度为10μm。通过使用RSoftFullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图25(B)中用实线表示的远场。来自图17的远场在图25(B)中用虚线表示以用于比较。该远场具有一些波纹,且光束指向角约为-4°。为了降低远场中的光束指向,在图25(A)的结构中将角度HA从45.0°减小至44.0°。通过使用RSoftxa0Fullwave软件的仿真来获取该结构的二维解,并得到图26中用实线表示的远场。来自图17的远场在图26中用虚线表示以用于比较。远场图案示出少许光束指向,且远场中的强度在0°周围均匀地分布。通过使用具有InP衬底上的以下层的1310nm发射外延式结构使远场角为35°:0.5μmxa0n-InP;0.105μmxa0AlGaInAs下渐变区;有源区,其包含5个6nm厚的压缩应变AlGaInAs量子阱,各量子阱夹在10nm拉伸应变的AlGaInAs势垒之间;0.105μmxa0AlGaInAs上渐变区;1.65μm厚的p-InP上包层;以及高度p掺杂的InGaAs覆层。这被视作理想远场,在图27中对应于一维结构。包含外延式激光器结构的全部层的仿真示出可通过使用具有约为3.325的折射率以及0.34μm的厚度的芯、以及约为3.2的折射率的上包层与下包层来良好地近似该结构。通过使用具有InP衬底上的以下层的1310nm发射外延式结构来获取远场角进一步减小至25°:0.5μmxa0n-InP;0.045μmxa0AlGaInAs下渐变区;有源区,其包含3个6nm厚的压缩应变AlGaInAs量子阱,各量子阱夹在10nm拉伸应变的AlGaInAs势垒之间;0.045μmxa0AlGaInAs上渐变区;2.45μm厚的p-InP上包层;以及高度p掺杂的InGaAs覆层,如针对理想远场的图28中所示,对应于一维结构。包含外延式激光器结构的全部层的仿真示出可通过使用具有约为3.207的折射率以及0.34μm的厚度的芯、以及约为3.2的折射率的上包层与下包层来良好地近似该结构。比较图23、27与28,二维远场示出对于给定的切口宽度,较小远场角具有较少波纹和结构。图29示出830nm发射外延式结构的情形,其基于GaAs衬底上的以下层:2.0μmxa0n-Al_0.4Ga_0.6As下包层;0.1μm的Al_0.25Ga_0.75As至Al_0.4Ga_0.6As下渐变区;有源区,其包含单个7.5nm厚的GaAs量子阱;0.1μm的Al_0.4Ga_0.6As至Al_0.25Ga_0.75As上渐变区;2.0μm厚的p-Al_0.4Ga_0.6As上包层;以及高度p掺杂的GaAs覆层,其具有对应一维结构的23°的远场角。包含外延式激光器结构的全部层的仿真示出可通过使用具有约为3.41223的折射率以及0.18μm的厚度的芯、以及折射率约为3.34的上包层与下包层来良好地近似该结构。该二维远场即使切口为8μm时也具有小结构与波纹。在一些情况下,切口的蚀刻底部可能是圆的,如图30的二维波导结构的折射率轮廓所示,其基于与图23使用的外延式结构相同的外延式结构。在图30中还示出表示各种切口宽度的二维远场的虚线,且示出与图23所示的远场形状之间的最小差。来自所制造器件的远场测量值示出结果与仿真一致。一般地,在多数应用中,远场图案中的波纹是不期望的。在许多应用中控制光束指向角是重要的。一些应用从光束指向角中获益,因为其允许耦合到光纤,并抑制从该光纤的反射耦合返回到该光纤。但是,在其它情形下,零光束指向给出最佳结果。虽然已经根据各种优选实施例说明了本发明,但应当理解,在不背离在所附权利要求书中陈述的本发明的真实精神和范围的情况下可作出变化和修改。