分布反馈激光器的制造方法技术

一种分布反馈激光器的制造方法，其特征在于：按以下步骤进行：1）在衬底上一次生长缓冲层、下包层、波导层；2）在生长波导层时，在波导层内生长吸收层，并在吸收层上刻蚀多段分布反馈激光器强折射率光栅3；3）生长有源区的压应变量子阱及拉应变量子垒；4）在有源区上方二次外延生长波导层和上包层；所述有源区、波导层、上包层和下包层优选采用热膨胀系数相同或相近的材料制成，所述有源区的压缩应变量子阱的应变值为0.2~1.0%，拉伸应变量子垒的应变值为0.2~1.0%；所述有源区的厚度为1-10微米，波导层的厚度为8-15微米，上包层和下包层的厚度为20-50微米。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种物联网中的光网构架中的用于光通信信号源，信息处理和光纤放大器激发光源的半导体激光器，尤其是一种分布反馈激光器的制造方法。
技术介绍
物联网中需要强大的通信网络作为载体进行信息交换，光纤通信，即光网是目前主流的通信网络。半导体激光器是用电注入或光激发等方式使电子受激辐射跃迁(产生激光)的半导体器件。可用作中、长距离高速光纤通信系统的光源。激光的特点是受激辐射发出的光的全部特性与激发光完全相同。为了使半导体激光器发射激光，要求将大量非平衡载流子注入并限制在有源区以形成粒子数反转分布，使载流子在该区域内受激复合发光。此外，还必须使该区域形成光学谐振腔，光在腔内来回反射而不断被放大，以维持激光振荡。在光纤通信系统中常用的有条型激光器和单频激光器(单纵模激光器)。分布反馈半导体激光器是在芯片的有源区长度之内含有布喇格(Bragg)衍射光栅的半导体激光器。它与普通半导体激光器的区别是具有不同的光反馈机理：不是由端面反射提供集中反馈，而是由光栅衍射提供分布反馈。这种器件的优点是波长选择性好，发射波长随温度和电流的变化不灵敏，在高速调制下仍然能保持单模0，是一种理想的动态单模激光器。1975年，日本中村道治首先制作了分布反馈半导体激光器。20多年来，分布反馈半导体激光器迅速发展，在室温下连续工作的器件主要有发射波长≈0.85μm的AlGaAs/GaAs器件和发射波长为1.55μm的InGaAsP/InP器件两大系列，是波分复用和大容量、长距离光纤通信系统的理想光源。近几年，量子阱结构分布反馈激光器问世，使器件的阈值电流减小，输出功率增大。单片集成的分布反馈半导体激光器已经研制成功。例如，在一块衬底上集成了五个不同发射波长的分布反馈激光器，以及光波导、耦合器和调制器。目前，在美、日、英、法等国，分布反馈半导体激光器已经商品化，单片集成器件仍然是其主要研究方向。在我国，AlGaAs/GaAs和InGaAsP/InP分布反馈激光器均已研制成功，并在实验系统中试用。此外，也可以在有源区长度之外加上布喇格衍射光栅作为反射器。1981年，日本末松安晴首先制出了这种器件，其性能与分布反馈半导体激光器大致相同，通常称为分布布喇格反射半导体激光器。1962年后期，美国研制成功GaAs同质结半导体激光器，第一代半导体激光器产生；到1967年人们使用液相外延的方法制成了单异质结激光器，实现了在室温下脉冲工作的半导体激光器；80年代，量子阱结构的出现使半导体激光器出现了大的飞跃，经过90年代的发展，各方面理论研究和实验技术都得到了提高和成熟。光通信网络正不断向更高速的方向发展,而激光器的调制带宽却受到了严重的限制，并且由于环境温度的变化，激光器要求能适应很宽工作温度范围，不管是高温还是低温环境，都能良好的工作，故研究宽温度范围超高速调制激光器受到了广泛的关注，与双异质结半导体激光器(DH)相比，量子阱激光器由于其良好的量子限制效应，其具有阈值电流密度低、量子效应好、温度特性好、输出功率大、动态特性好、寿命长、激射波长范围广等等优点，量子阱激光器是半导体激光器发展的主流方向。本专利技术设计的基本方法主要依据“能带工程”理论和一般的半导体激光器理论，其赋予半导体激光器以新的生命力，其器件性能出现大的飞跃。设备上，MOCVD或者MBE技术的成熟，为生长高质量的多层薄层材料提供了技术上的保障。光刻工艺和全息光栅曝光系统技术的成熟，为二次外延生长周期光栅提供了技术上的保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体分布反馈激光器，分布反馈激光器该激光器能够适应未来光通信及信息处理用的高速化，大容量，宽带宽，超高速调制等和光通信的信号源或光纤放大器的激发光源对光源的需要，并且实现在温度变化无常的条件下依然能正常工作的超高速调制的光通信用光源，满足即将大规模铺设的每秒100G光网的激光器光源市场需求，同时由于本专利技术采用的特殊的材料和制造工艺使得所述激光器具有较好是环境适应性，其能在温度跨度较大的环境中工作，其光输出质量较高。本专利技术的技术方案在于：一种半导体激光器，包括至少具有有源区，波导层，包层，所述有源区具有应变量子阱和应变量子垒交替混合的结构，所述波导层内具有分布反馈激光器强折射率光栅。所述有源区为光增益区，是压缩应变量子阱和拉伸应变量子垒的交替混合的多层量子阱结构。所述分布反馈激光器强折射率光栅为吸收折射率复合光栅或吸收增益光栅。所述有源区的压缩应变量子阱的应变值为0.2~1.0%，拉伸应变量子垒的应变值为0.2~1.0%。所述有源区采用InGaAsP或AlInGaAs同一种材料不同组分生长或两种材料交替生长形成光增益区，即形成InGaAsP-InGaAsP或InGaAsP-AlInGaAs或AlInGaAs-AlInGaAs体系。所述分布反馈激光器强折射率光栅为多段分布反馈激光器强折射率光栅。所述有源区、波导层、上包层和下包层优选采用热膨胀系数相同或相近的材料制成，这样做的好处在于：在温度变化时不同的半导体层之间其热膨胀变化量基本一致，两个相邻的层之间的挤压应力较小，有利于激光器光输出稳定性的提高。更优选的，所述有源区、波导层、上包层和下包层采用热膨胀系数相同或相近，其热膨胀系数较小的半导体材料制成。所述有源区的厚度为1-10微米，波导层的厚度为8-15微米，上包层和下包层的厚度为20-50微米。优选，所述上包层和下包层厚度相等，其厚度远大于有源区的厚度，其有益效果是：上下包层厚度较厚有利于将光限制在上下包层内，减少了不必要的损耗。本专利技术的另一目的在于提供一种宽温度超高速半导体直调分布反馈激光器激光器的制备方法，该方法能够确保精确地控制和实现激光器的制备。本专利技术的另一技术方案在于：一种半导体激光器的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：1）在InP衬底上一次生长缓冲层、下包层、波导层；2）在生长波导层时，在波导层内生长吸收层，并在吸收层上刻蚀多段分布反馈激光器强折射率光栅；3）生长有源区的压应变量子阱及拉应变量子垒；4）在有源区上方二次外延生长波导层和上包层。所述有源区的厚度为1-10微米，波导层的厚度为8-15微米，上包层和下包层的厚度为20-50微米。优选，所述上包层和下包层厚度相等，其厚度远大于有源区的厚度，其有益效果是：上下包层厚度较厚有利于将光限制在上下包层内，减少了不必要的损耗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布反馈激光器的制造方法，其特征在于：按以下步骤进行：1）在衬底上一次生长缓冲层、下包层、波导层；2）在生长波导层时，在波导层内生长吸收层，并在吸收层上刻蚀多段分布反馈激光器强折射率光栅3；3）生长有源区的压应变量子阱及拉应变量子垒；4）在有源区上方二次外延生长波导层和上包层；所述有源区、波导层、上包层和下包层优选采用热膨胀系数相同或相近的材料制成，所述有源区的压缩应变量子阱的应变值为0.2~1.0%，拉伸应变量子垒的应变值为0.2~1.0%；所述有源区的厚度为1?10微米，波导层的厚度为8?15微米，上包层和下包层的厚度为20?50微米。

【技术特征摘要】
1.一种分布反馈激光器的制造方法，其特征在于：按以下步骤进行：
1）在衬底上一次生长缓冲层、下包层、波导层；
2）在生长波导层时，在波导层内生长吸收层，并在吸收层上刻蚀多段分布
反馈激光器强折射率光栅3；
3）生长有源区的压应变量子阱及拉应变量子垒；
4）在有源区上方二次外延生长波导层和上...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿振民，
申请(专利权)人：无锡华御信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：