一种高速DFB半导体激光器制造技术

本申请涉及一种高速DFB半导体激光器。在N‑InP衬底上，通过MOCVD生长有缓冲层、波导和量子阱结构、光栅层，并具有采用电子束光刻的方法在单颗芯片内写两种不同周期局部相移光栅；还具有再生长的InP盖层、InGaAsP过渡层，InGaAs欧姆接触层，完成材料的结构生长。在单颗芯片内制备两个倒台脊型波导，分别对应两种不同周期的光栅。本申请中并采用两种不同周期的光栅，来进一步改善光栅和增益谱匹配的问题，从而提高芯片的整体良率。

【技术实现步骤摘要】
一种高速DFB半导体激光器
本申请的实施方式涉及DFB(DistributedFeedbackLaser，分布式反馈激光器)的
，更具体地，涉及一种高速DFB半导体激光器。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。随着信息技术的不断进步，信息向大容量方向快速发展。其中无冷却单模直调高速半导体激光器是大容量光纤通信系统的核心光器件，其已经大量应用在PON((PassiveOpticalNetwork，无源光纤网络))、短距离数据中心、4G手机基站等商业化领域。现有技术中，通常采用双光束全息曝光的方法来制备单模半导体激光器。然而由于曝光的均匀性等各方面问题，使得全息曝光的光栅均匀性相对较差，从而现有激光器的良率偏低。
技术实现思路
本申请提供一种高速DFB半导体激光器，用于解决现有技术中双光束全息曝光的方法制备的激光器良率偏低的问题。一种高速DFB半导体激光器，包括：外延结构中，在N-InP衬底上，依次生长的N-InP缓冲层、AlGaInAs下波导层、多层压应变AlGaInAs多量子阱、AlGaInAs上波导层、P-InP空间层、P-InGaAsP光栅层、P-InP光栅盖层、P-InGaAsP过渡层，P+-InGaAs欧姆接触层；其中，光栅层上写有两种周期的相移光栅，且两种周期的相移光栅沿芯片的腔长方向的长度小于该芯片的腔长，且靠近出光和背光端面的指定区域内无光栅；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度，与芯片的横向中心呈对称分布，且光栅具有指定间隔；两种周期光栅的发光波长与材料增益谱峰值成左右对称分布，且发光波长间隔为指定间隔；两种周期的相移光栅分别对应有倒台脊型波导。进一步的，在250μm*250μm的单颗芯片内：两种周期光栅沿腔长方向长度为230μm；靠近出光和背光端面的10μm内无光栅；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度为10μm；在横向上两种周期光栅的间隔5μm；两种周期光栅的发光波长间隔为15μm。进一步的，倒台脊型波导的位置在对应周期光栅的中间位置。进一步的，压应变AlGaInAs多量子阱的层数为10层。根据本申请提供的高速DFB半导体激光器，具有两种不同周期光栅，结合在两种周期光栅位置分别设有倒台脊型波导，能够效提高电芯片的成品率。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：图1示意性地示出了根据本申请实施方式的高速DFB半导体激光器的制备流程示意图；图2示意性地示出了根据本申请实施方式的外延结构示意图；其中，1为N-InP衬底，2为N-InP缓冲层，3为AlGaInAs下波导层，4为含有10层压应变AlGaInAs量子阱的有源层，5为AlGaInAs上波导层，6为P-InP空间层，7为P-InGaAsP/P-InP光栅层，8为P-InGaAsP过渡层，9为P+-InGaAs欧姆接触层；图3示意性地示出了根据本申请实施方式的单颗芯片表面示意图；图4示意性地示出了根据本申请实施方式的单颗芯片正表面示意图；在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。具体实施方式下面将参考示例性实施方式来描述本申请的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本申请，而并非以任何方式限制本申请的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。根据本申请的实施方式，提出了一种高速DFB半导体激光器的制备方法。在本文中，需要理解的是，所涉及的术语：DFB激光器，即分布式反馈激光器。MOCVD，在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V主族、Ⅱ-Ⅵ副族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料RIE，反应离子刻蚀，是一种微电子干法腐蚀工艺。光刻，是平面型晶体管和集成电路生产中的一个主要工艺。是对半导体晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)进行开孔，以便进行杂质的定域扩散的一种加工技术。PECVD，全称(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，是指等离子体增强化学的气相沉积法。为便于理解本申请实施例提供的技术方案，这里对本方案的原理做一些简单介绍：在以前，电子束光刻由于速率较慢无法满足商业化的使用需求。随着技术的进步以及采用电子束写局部光栅的区域完全满足激光器的使用要求，且通常DFB半导体激光器的横向近场光斑尺寸在5μm以内，因此只要在光场区域制备光栅，即可满足激光器实现单模的要求。所以本申请实施例中采用电子束写局部光栅不仅能够满足商业化的使用要求，还能够使得光栅具有较好的均匀性，从而提高成品率。此外，采用双周期光栅和双脊型结构进一步提高了芯片在宽温度范围内光栅和材料增益曲线的匹配情况，从而能够提高激光器的整体成品率。下面结合具体实施例，对本申请实施例提供的网络安全态势的分析方法做进一步说明。如图1所示，为本申请实施例提供的高速DFB半导体激光器的制备方法的流程示意图，该方法包括：步骤201：在衬底层上外延生长基片的包含光栅层的外延结构，实现一次基片。步骤11：在衬底层上外延生长基片的包含光栅层的外延结构，实现一次基片；采用电子束光刻的方法在光栅层上写两种周期的局部光栅，并采用湿法腐蚀形成光栅；采用金属有机化合物化学气相沉淀法MOCVD再生长形成材料完整的外延结构。其中，在一个实施例中，在衬底层上外延生长基片的包含光栅层的外延结构，实现一次基片，包括：在N-InP衬底上，通过MOCVD外延依次生长N-InP缓冲层、AlGaInAs下波导层、多层压应变AlGaInAs多量子阱、AlGaInAs上波导层、P-InP空间层、P-InGaAsP光栅层、P-InP保护层，完成一次外延结构的生长。在该实施例中，上下波导层组分呈梯度变化，能够有效提高载流子的限制效率。其中，压应变AlGaInAs多量子阱的层数可以为10层。具体实施时，可以根据实际需求设定层数，这里不做具体限定。其中，在一个实施例中，采用电子束光刻的方法在光栅层上写两种周期的局部光栅，并采用湿法腐蚀形成光栅，包括：采用HCl去除P-InP保护层，并采用电子束光刻的方法在光栅层上写两种周期的相移光栅，其中：两种周期的相移光栅沿芯片的腔长方向的长度小于该芯片的腔长，且靠近出光和背光端面的指定区域内无光栅；借此能够避免由于机械解离而引起端面光栅随机相位的问题；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度，与芯片的横向中心呈对称分布，且光栅具有指定间隔；两种周期光栅的发光波长与材料增益谱峰值成左右对称分布，且发光波长间隔为指定间隔。借此，能够进一步有效改善由于材料生长增益谱不均而引起的良率偏低问题。优选的，以250μm*250μm的单颗芯片为例，制备时两种周期光栅沿腔长方向长度为230μm；靠近出光和背光端面的10μm内无光栅；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度为10μm；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速DFB半导体激光器，其特征在于，包括：外延结构中，在N‑InP衬底上，依次生长的N‑InP缓冲层、AlGaInAs下波导层、多层压应变AlGaInAs多量子阱、AlGaInAs上波导层、P‑InP空间层、P‑InGaAsP光栅层、P‑InP光栅盖层、P‑InGaAsP过渡层，P+‑InGaAs欧姆接触层；其中，光栅层上写有两种周期的相移光栅，且两种周期的相移光栅沿芯片的腔长方向的长度小于该芯片的腔长，且靠近出光和背光端面的指定区域内无光栅；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度，与芯片的横向中心呈对称分布，且光栅具有指定间隔；两种周期光栅的发光波长与材料增益谱峰值成左右对称分布，且发光波长间隔为指定间隔；两种周期的相移光栅分别对应有倒台脊型波导。

【技术特征摘要】
1.一种高速DFB半导体激光器，其特征在于，包括：外延结构中，在N-InP衬底上，依次生长的N-InP缓冲层、AlGaInAs下波导层、多层压应变AlGaInAs多量子阱、AlGaInAs上波导层、P-InP空间层、P-InGaAsP光栅层、P-InP光栅盖层、P-InGaAsP过渡层，P+-InGaAs欧姆接触层；其中，光栅层上写有两种周期的相移光栅，且两种周期的相移光栅沿芯片的腔长方向的长度小于该芯片的腔长，且靠近出光和背光端面的指定区域内无光栅；在芯片横向上，两种周期光栅的宽度，与芯片的横向中心呈对称分布，且光栅具有指定间隔；两种周期光栅的发光波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛贤铨，薛贤旺，孙全意，
申请(专利权)人：厦门市芯诺通讯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35