一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列技术

本申请提供一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列，分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、周期性半导体器件、有源层、光波导槽；由于增益耦合分布反馈激光器可以直接在布拉格波长处实现单纵模激射，对端面要求不严格，温度稳定性高，节省了能量。另外，分布反馈激光器中激射波长满足公式：N

Distributed feedback laser and manufacturing method thereof and distributed feedback laser array

This application provides a distributed feedback laser and its manufacturing method, distributed feedback laser array, distributed feedback laser gain coupled distributed feedback lasers, which at least comprises a substrate, a periodic semiconductor device, an active layer, a waveguide slot; gain coupled distributed feedback laser with single longitudinal mode can be implemented directly in Prague lasing wavelength. The end is not strict requirements, high temperature stability, energy saving. In addition, the lasing wavelength in the distributed feedback laser satisfies the formula: N

【技术实现步骤摘要】
一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列
本专利技术涉及半导体激光器
，尤其涉及一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列。
技术介绍
传统分布反馈激光器(DFB激光器)广泛的应用于激光通讯、物联网、互联网、空间通讯、海洋探测等领域。目前，人们对DFB激光器的工作波长和工作线宽的要求越来越高，诸如激光探测、波分复用等领域对单纵模波长可调谐的激光器的需求日益增长。由于现有激光器存在着随电流注入波长漂移较大、难以实现单纵模工作等问题，不能满足很多应用领域的需求。为解决调控DFB激光器的工作模式和纵模选择问题，通常使用的方法有：采用折射率耦合的光栅结构配合四分之波长相移的DFB结构，或者采用二阶光栅和取样光栅配合的结构。由于上述方法通常是通过引入一阶或高阶的光栅结构从光学上针对某一波段进行反馈使之激射，并且抑制其他光学模式，来做到工作模式的选定和纵模的选择，这样容易导致器件本身不能受到Fabry–Pérot(FP)谐振模式的干扰，因而在制作的时候需要在器件两端制备增透膜，导致器件双边激射，有一半能量被白白浪费。同时，由于低阶光栅尺寸较小，加工难度大，需要采用二次外延工艺进行加工制备，成本较高，导致器件难以大批量生产和商业化，严重阻碍了DFB激光器的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列，以解决现有技术中分布反馈激光器加工难度大，需要采用二次外延工艺造成成本较高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种分布反馈激光器，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、周期性半导体器件、有源层、光波导槽；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2其中，λ为激光器的工作波长，Λ为布拉格光栅周期，Neff为光波导有效折射率，N为激射的波长阶数，其中，N为大于2的正整数。本专利技术还提供一种分布反馈激光器，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底；位于所述衬底上的周期性挡光层；位于所述周期性挡光层背离所述衬底表面的透明介质层，所述透明介质层上开设有光波导槽；覆盖所述透明介质层并填充所述光波导槽的有源层；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2其中，λ为激光器的工作波长，Λ为布拉格光栅周期，Neff为光波导有效折射率，N为激射的波长阶数，其中，N为大于2的正整数。本专利技术还提供一种分布反馈激光器的制作方法，用于制作上面所述的分布反馈激光器，包括：提供衬底；制作周期性半导体器件或周期性挡光层；制作形成有源层；在所述衬底、所述周期性半导体器件的电极层或周期性挡光层、或所述有源层上制作光波导槽；其中，制作所述衬底、所述周期性半导体器件或周期性挡光层、所述有源层和所述光波导槽时采用的制作工艺包括镀膜、光刻和刻蚀工艺。本专利技术还提供一种分布反馈激光器阵列，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、有源层、光波导槽阵列和弯曲波导；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2其中，λ为激光器的工作波长，Λ为布拉格光栅周期，Neff为光波导有效折射率，N为激射的波长阶数，其中，N为大于2的正整数；所述弯曲波导的一端分别连接所述光波导槽阵列中的光波导槽，另一端合为一个，实现波分复用或光互连。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，由于增益耦合分布反馈激光器基于周期性增益，导致谐振腔内的增益介质的折射率虚部在空间上成周期性排列，从而引起谐振腔内的光反馈。增益耦合分布反馈激光器可以直接在布拉格波长处实现单纵模激射，并且几乎不受端面等由于折射率实部引起的反馈或不确定相位的影响，因而对端面要求不严格，可以通过镀膜实现单面出光增大激射功率，并且温度稳定性高，从而解决了现有技术中器件双边激射，有一半能量被白白浪费的问题。同时，由于本专利技术提供的分布反馈激光器中激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2，其中，N为激射的波长阶数，N为大于2的正整数，也即本专利技术提供的分布反馈激光器为高阶分布反馈激光器，阶数越高，光栅周期越长，加工尺寸越大，从而提高了分布反馈激光器的制作容差，进而可以避免使用二次外延工艺，仅采用常规的光刻、刻蚀等工艺即可实现制作，降低了分布反馈激光器的制作成本，容易实现大批量生产和商业化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种分布反馈激光器的三维结构示意图；图2为本专利技术实施例一提供的一种分布反馈激光器截面的二维结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的一种分布反馈激光器的三维结构示意图；图4为本专利技术实施例二提供的一种分布反馈激光器截面的二维结构示意图；图5为本专利技术实施例三提供的一种分布反馈激光器的三维结构示意图；图6为本专利技术实施例三提供的一种分布反馈激光器截面的二维结构示意图；图7为本专利技术实施例四提供的一种分布反馈激光器的三维结构示意图；图8为本专利技术实施例四提供的一种分布反馈激光器截面的二维结构示意图；图9为本专利技术实施例五提供的一种分布反馈激光器阵列，在制备有源层之前的三维结构示意图；图10为本专利技术实施例五提供的一种分布反馈激光器阵列，完成器件制备后的三维结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。专利技术人在实践过程中发现，增益耦合DFB激光器虽然可以解决现有技术中激光器双边激射，有一半能量被白白浪费的问题，但通常只能在有源区附近制备二阶光栅，通过制备周期性结构和调节掺杂组分，实现一种增益耦合和折射率耦合的复合工作状态，但这就导致了激光器制作时依然需要二次外延工艺和复杂的制备技术。并且由于目前周期性结构尺寸较小，加工依然严重依赖电子束刻蚀技术，成本复杂而高昂，不利于实用化和商业化。此外，由于结构和工艺上的限制，难以排除折射率耦合效应的影响，因而技术发展缓慢。基于此，本专利技术提供一种分布反馈激光器，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、周期性半导体器件、有源层、光波导槽；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2其中，λ为激光器的工作波长，Λ为布拉格光栅周期，Neff为光波导有效折射率，N为激射的波长阶数，其中，N为大于2的正整数。需要说明的是，本专利技术提供的分布反馈激光器中，所述周期性半导体器件沿所述光波导槽的延伸方向周期性排列，从而可以使得波导远离泵浦电极，使得激光在波导里面传输时，受到泵浦电极的影响较小，进而减小激光在波导中传输时的损耗。另外，本专利技术中不限定泵浦结构的具体形式，可以是电泵浦结构也可以是光泵浦结构。当泵浦结构为电泵浦结构时，本专利技术不限定所述周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布反馈激光器，其特征在于，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、周期性半导体器件、有源层、光波导槽；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：N

【技术特征摘要】
1.一种分布反馈激光器，其特征在于，所述分布反馈激光器为增益耦合分布反馈激光器，其至少包括：衬底、周期性半导体器件、有源层、光波导槽；所述增益耦合分布反馈激光器的激射波长满足公式：Neff*Λ＝N*λ/2其中，λ为激光器的工作波长，Λ为布拉格光栅周期，Neff为光波导有效折射率，N为激射的波长阶数，其中，N为大于2的正整数。2.根据权利要求1所述的分布反馈激光器，其特征在于，所述周期性半导体器件沿所述光波导槽的延伸方向周期性排列。3.根据权利要求2所述的分布反馈激光器，其特征在于，所述周期性半导体器件为三极管。4.根据权利要求3所述的分布反馈激光器，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的栅极；位于所述栅极背离所述衬底表面的透明绝缘层，所述透明绝缘层上背离所述栅极的一侧开设有光波导槽；位于所述透明绝缘层背离所述栅极的表面，且位于所述光波导槽两侧沿所述光波导槽延伸方向的周期性排布的源极和漏极；位于所述源极、所述漏极背离所述透明绝缘层的表面，且填充所述光波导槽的有源层；覆盖所述有源层的上包层。5.根据权利要求3所述的分布反馈激光器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底的一个表面上开设有光波导槽；位于所述衬底开设有所述光波导槽的表面，且位于所述光波导槽两侧沿所述光波导槽延伸方向的周期性排布的源极和漏极；位于所述源极、所述漏极背离所述衬底的表面，且填充所述光波导槽的有源层；覆盖所述有源层的透明绝缘层；覆盖所述透明绝缘层的栅极。6.根据权利要求2所述的分布反馈激光器，其特征在于，所述周期性半导体器件为发光二极管。7.根据权利要求6所述的分布反馈激光器，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的周期性电极；位于所述周期性电极背离所述衬底表面的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泳屹，胡永生，秦莉，宁永强，林杰，刘星元，王立军，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22