一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，所述激光器采用脊波导结构，在该脊波导结构的脊上依次形成脊增益区、脊波导电隔离区和脊波导饱和吸收区；在所述脊增益区侧边的任意位置形成侧边可调增益/吸收区。侧边可调增益/吸收区根据施加电压的不同，可为增益区，也可为吸收区。本实用新型专利技术利用侧边吸收区所具有的光吸收特性，减小脊波导侧边近波长或亚波长量级的凹凸结构对光产生的散射或者衍射；利用侧边吸收区所具有的饱和吸收特性，有效压缩脉冲宽度；利用侧边脊增益区的增益放大特性，提高光脉冲的输出功率。从而实现锁模激光器高质量超短脉冲的输出，同时适当降低对制备工艺精度的要求，简化了激光器性能测试时电流电压复杂的调试。

【技术实现步骤摘要】
一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器
本技术涉及一种半导体发光器件，具体涉及一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器。
技术介绍
激光器中同时存在多个纵模，这些纵模的相位相互独立，而锁模技术就是把这些纵模的相位锁定起来，使各纵模在时间上同步，频率间隔也保持一定，这样激光器就会输出脉冲光。半导体锁模激光器(MLLD)具有重复频率高，脉宽窄，波长可精确控制，转换效率高，稳定性好，驱动电源简单，体积小，重量轻，功耗低，价格低廉，易集成等优点，这些优点使得半导体锁模激光器已经成为光通讯、光时钟、光互联、高速信号的光学采样等领域中的重要光源。近年来，为了满足人们对超短脉冲光源的广泛需求，压缩输出脉冲技术手段也在不断的进步。被动式半导体锁模激光器包含脊增益区和吸收区，先利用脊增益区形成光脉冲，然后利用吸收区的可饱和吸收特性，当光在激光器谐振腔中传播时，光场强度较弱的光脉冲会由于损耗变得更弱而逐渐消失，光场强度较强的光脉冲在经过吸收区时，可以造成吸收饱和并又返回到脊增益区，逐渐形成脉冲放大，实现被动锁模，最终形成较稳定的超短脉冲输出。可以说，脊增益区关乎着光脉冲的输出功率，吸收区可以调整光脉冲的脉宽。目前，基于多量子阱-量子点的半导体锁模激光器已经能产生脉宽在亚皮秒量级、峰值功率在几百毫瓦的超短脉冲。半导体锁模激光器的尺寸非常小，这非常有利于光的集成和应用，但同时也会提高对制备工艺精度的要求。半导体激光器一般通过光刻、腐蚀、生长介质绝缘层、开电极窗口、溅射金属芯片结构等工艺形成。而光刻制备工艺尽管已经很精细，但仍存在一定的精度问题，导致在制作脊波导时，脊的侧边会形成近波长或亚波长量级的凹凸结构。这些凹凸结构会对光产生散射或者衍射，对器件的光谱特性产生不良影响。
技术实现思路
为了得到高光谱质量、窄脉宽、高功率的超短脉冲，本技术提供了一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，技术方案如下。一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，所述半导体锁模激光器采用脊波导结构，在该脊波导结构的脊上依次形成脊增益区、脊波导电隔离区和脊波导饱和吸收区，其中，脊波导电隔离区将脊增益区和脊波导饱和吸收区分隔开；在所述脊增益区侧边的任意位置形成侧边可调增益/吸收区。进一步地，侧边可调增益/吸收区被施加的电压为反向偏压或者正向偏压，当在侧边可调增益/吸收区上施加反向偏压时，侧边可调增益/吸收区作为吸收区；当在侧边可调增益/吸收区上施加正向偏压时，侧边可调增益/吸收区作为增益区；当侧边可调增益/吸收区为多段时，各段侧边可调增益/吸收区被施加的电压为相同方向或不同方向。进一步地，脊增益区、脊波导饱和吸收区以及侧边可调增益/吸收区上均设置平面电极，脊增益区、脊波导饱和吸收区以及侧边可调增益/吸收区的电极之间相互不相连。进一步地，所述脊增益区为长条形，所述脊波导电隔离区位于脊增益区沿长度方向的一端，脊增益区沿长度方向远离脊波导电隔离区的一端的端面为出光端面，出光端面镀有增透膜；在脊波导饱和吸收区远离脊波导电隔离区的一端的端面镀有高反射率的光学介质膜，端面与出光端面均垂直于脊增益区的长度方向。进一步地，在脊增益区一侧边的任意位置形成一段侧边电隔离区和所述侧边可调增益/吸收区，侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区沿与脊增益区长度方向相垂直的方向层叠制备，侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区均平行于脊增益区的长度方向；或者，在脊增益区一侧边的任意位置并排间隔形成多段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区；每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区沿与脊增益区长度方向相垂直的方向层叠制备，每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区均平行于脊增益区的长度方向。进一步地，在脊增益区两侧边的任意位置各设置一段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区，每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区沿与脊增益区长度方向相垂直的方向层叠制备，每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区均平行于脊增益区的长度方向。进一步地，在脊增益区一侧边的侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区与另一侧边的侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区对称分布。进一步地，在脊增益区的两侧边各设置多段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区，每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区沿与脊增益区长度方向相垂直的方向层叠制备，每段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区均平行于脊增益区的长度方向。进一步地，脊增益区两侧边的各段侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区呈多段互补式对称分布或镜像对称分布。进一步地，所述半导体锁模激光器半导体锁模激光器包括下波导层、有源区和上波导层，所述下波导层、有源区和上波导层依次设置构成光限制层中心区域，在所述下波导层下依次设置下分离限制层、衬底和下电极，在上波导层上依次设置上分离限制层、盖层、Si02电流隔离层和上电极。本技术的有益效果：本技术在所述脊增益区侧边的任意位置形成侧边可调增益/吸收区，当在侧边可调增益/吸收区上施加反向偏压时，增益/吸收区可视作可饱和吸收体，利用侧边吸收区所具有的光吸收特性，可减小脊波导侧边近波长或亚波长量级的凹凸结构对光产生的散射或者衍射，减小激射对器件的光谱特性产生的不良影响；利用侧边吸收区所具有的饱和吸收特性及其引起的非线性折射，有效压缩输出脉冲的宽度。当在侧边可调增益/吸收区上施加正偏压时，增益/吸收区可视作增益区，利用增益区的增益放大特性，能有效提高光脉冲的输出功率。所以在增益区的电流和脊波导可饱和吸收区的电压保持一定值时，仅调节侧边可调节增益/吸收区的偏压，就可以优化输出光脉冲的脉冲宽度和光谱特性及输出功率，从而实现锁模激光器高质量超短脉冲的输出，同时适当降低对制备工艺精度的要求，简化了激光器性能测试时电流电压复杂的调试。附图说明图1是本技术提出的脊增益区一侧边任意位置含侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图；图2是本技术提出的脊增益区一侧边任意位置含多侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图；图3是本技术提出的脊增益区两侧边任意位置含侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图；图4是本技术提出的脊增益区两侧边任意位置含对称分布侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图；图5是本技术提出的脊增益区两侧边任意位置含多段互补式对称分布侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图；图6是本技术提出的脊增益区两侧边任意位置含镜像对称分布侧边可调增益/吸收区的脊波导示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。但本领域技术人员都知晓，本技术并不局限于附图和以下实施例。本技术提出的一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，依次由下电极、衬底、下分离限制层、下波导层、有源区、上波导层、上分离限制层、盖层、Si02电流隔离层、上电极构成。有源区为含五层InGaAs的量子点结构，嵌入在厚度为250nm的GaAs波导中，72nm的GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格构成分离限层，盖层由1500nm的Al0.35Ga0.65As形成，最后用SiO2做电流隔离层，用Ti/Au形成n型和p型电极接触，衬底为GaAs材料。激光器通过光刻、腐蚀、生长介质绝缘层、开电极窗口、溅射金属芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，其特征在于，所述半导体锁模激光器采用脊波导结构，在该脊波导结构的脊上依次形成脊增益区、脊波导电隔离区和脊波导饱和吸收区，其中，脊波导电隔离区将脊增益区和脊波导饱和吸收区分隔开；在所述脊增益区侧边的任意位置形成侧边可调增益/吸收区。

【技术特征摘要】
1.一种含侧边可调增益/吸收区的半导体锁模激光器，其特征在于，所述半导体锁模激光器采用脊波导结构，在该脊波导结构的脊上依次形成脊增益区、脊波导电隔离区和脊波导饱和吸收区，其中，脊波导电隔离区将脊增益区和脊波导饱和吸收区分隔开；在所述脊增益区侧边的任意位置形成侧边可调增益/吸收区。2.根据权利要求1所述的半导体锁模激光器，其特征在于，侧边可调增益/吸收区被施加的电压为反向偏压或者正向偏压，当在侧边可调增益/吸收区上施加反向偏压时，侧边可调增益/吸收区作为吸收区；当在侧边可调增益/吸收区上施加正向偏压时，侧边可调增益/吸收区作为增益区；当侧边可调增益/吸收区为多段时，各段侧边可调增益/吸收区被施加的电压为相同方向或不同方向。3.根据权利要求1或2所述的半导体锁模激光器，其特征在于，脊增益区、脊波导饱和吸收区以及侧边可调增益/吸收区上均设置平面电极，脊增益区、脊波导饱和吸收区以及侧边可调增益/吸收区的电极之间相互不相连。4.根据权利要求1或2所述的半导体锁模激光器，其特征在于，所述脊增益区为长条形，所述脊波导电隔离区位于脊增益区沿长度方向的一端，脊增益区沿长度方向远离脊波导电隔离区的一端的端面为出光端面，出光端面镀有增透膜；在脊波导饱和吸收区远离脊波导电隔离区的一端的端面镀有高反射率的光学介质膜，端面与出光端面均垂直于脊增益区的长度方向。5.根据权利要求1或2所述的半导体锁模激光器，其特征在于，在脊增益区一侧边的任意位置形成一段侧边电隔离区和所述侧边可调增益/吸收区，侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区沿与脊增益区长度方向相垂直的方向层叠制备，侧边电隔离区和侧边可调增益/吸收区均平行于脊增...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉兰，林琦，林中晞，苏辉，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：新型
国别省市：福建,35