一种热隔离的可调谐DBR激光器及其加工方法和使用方法技术

本发明专利技术涉及半导体激光器技术领域，提供了一种热隔离的可调谐DBR激光器及其加工方法和使用方法。其中可调谐DBR激光器由前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区依次耦合形成，其中，所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区在同一基体上生长得到；根据所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区所在位置，在所述基体上位于上述各区域之间的耦合带设置有隔离槽；所述隔离槽使得各区域的基体之间部分隔离或者相互独立。本发明专利技术实施例提供了一种基体相互隔离的DBR可调激光器，不仅克服了现有技术中基体必须为一整体的固有观念，而且通过设置隔离槽有效的改善了各区域间产热相互影响的问题。

A thermal isolated tunable DBR laser and its processing method and using method

The invention relates to the field of semiconductor laser technology, and provides a tunable DBR laser with heat isolation and a processing method and use method. The tunable DBR laser by the front grating area, active region, phase adjustment area and posterior segment of grating coupling regions are sequentially formed, wherein the front grating region, an active region, the phase adjustment area and posterior segment of grating on the same substrate growth; according to the preceding grating region, an active region, phase adjustment where the grating region and the back section of the substrate in the coupling between each area is provided with a groove; the groove between the substrate isolation regions of partially isolated or independent of each other. The embodiment of the invention provides a DBR tunable laser with matrix isolation, which not only overcomes the inherent idea that the substrate must be a whole in the existing technology, but also effectively improves the interaction between different regions by setting the isolation slot.

【技术实现步骤摘要】
一种热隔离的可调谐DBR激光器及其加工方法和使用方法
本专利技术涉及半导体激光器
，特别是涉及一种热隔离的可调谐DBR激光器及其加工方法和使用方法。
技术介绍
可调谐半导体激光器是一种波长可以调谐的半导体激光器，由于它的体积小、效率高、可集成，可调谐半导体激光器在光纤通信系统中有着广泛的应用。在信息全球化的背景下，互联网用户对于网络的带宽，速度，安全性都有更高的要求。未来光网络的发展趋势必然要求更加高速，更大容量，更低成本，密集波分复用系统(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，简写为：DWDM)能够充分利用光纤的传输带宽，极大地提升多波长复用的系统容量。目前光纤通信系统普遍使用的波分复用方式依靠增加单根光纤的通信容量来增加系统的信道数目，每个通信信道占用一个半导体激光器。这样会使得传统的单波长激光器的数量和类型增多，导致系统管理的复杂化和系统成本的大幅增加。采用波长可调谐半导体激光器取代多个固定波长的激光器，不仅可以极大的简化系统管理，降低系统维护成本，更可以在未来的光网络系统中，由于可调谐激光器独特的波长可调谐性质使得光网络有可重构性，通过在不同波长节点的调谐，使得通信网络具有动态调控能力，极大的提高光网络的灵活性。分布布拉格反射激光器(DistributedBraggReflector，简写为：DBR)反射镜是由一段连续的均匀光栅组成，激射波长由光栅周期与波导有效折射率决定，通过电流的注入改变光栅载流子浓度，从而改变光栅区的有效折射率来实现波长的调谐。在集成器件中，波导光栅一般采用双光束干涉曝光制作，同一晶圆上光栅周期相同，DBR激光器使用布拉格光栅作为模式选择滤波器，这使得DBR可调谐激光器可调谐的起始波长也是固定的，当需要两个或者更多的起始波长不同的DBR激光器时，就需要在同一晶圆上制作不同周期的波导光栅。显然，使用低成本的双光束干涉曝光制作光栅不能满足要求，采用电子束光刻理论上可以在同一晶圆上制作任意周期的光栅从而实现对不同DBR激光器起始波长的调整，但这种方法因其成本高与产量低，不能适用于工业化的大规模生产。因此，采用带有取样光栅的四段式DBR激光器，实现较宽范围的波长调谐，具有很好的应用前景。然而，在激光器工作过程中，不可避免的温度改变会影响DBR激光器的输出波长、输出功率以及线宽等相关参数，特别是对于采用取样光栅的可调谐激光器，当布拉格光栅加热时，热流沿着布拉格光栅形成准周期性的折射率变化，影响光栅对波长的调制。DBR型可调谐半导体激光器采用电流注入的方式实现波长的调谐，可以实现快速的波长切换(纳秒级)。然而，因为DBR可调谐激光器加电部分不仅包括有源区，还包括相位调节区和光栅调制区，各区域在加电情况下均会发热。专利技术人研究发现，现有技术中并没有提供一种有效的解决方案，能够改善各区域加电情况下发热造成的相互之间的影响。鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例要解决的激光器工作而产生的热量对激光器性能的影响的问题。本专利技术实施例采用如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种热隔离的可调谐DBR激光器，可调谐DBR激光器由前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区依次耦合形成，其中，所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区在同一基体上生长得到；根据所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区所在位置，在所述基体上位于上述各区域之间的耦合带设置有隔离槽；所述隔离槽使得各区域的基体之间部分隔离或者相互独立。优选的，所述基体由InP材料构成，在基体与各区域之间存在一层InGaAsP抗腐蚀层；其中，所述隔离槽的深度，以所示隔离槽抵达所述InGaAsP抗腐蚀层表面为准。优选的，所述前段光栅区、相位调节区和后段光栅区用于与有源区的量子阱完成对接的材料为InGaAsP；其中，前段光栅区和后段光栅区的取样光栅在相应区域的InGaAsP材料上制作完成；有源区的量子阱由InGaAsP和GaAs材料依次层叠构成。第二方面，本专利技术还提供了一种热隔离的可调谐DBR激光器的加工方法，加工方法包括：在含有一层InGaAsP抗腐蚀层的InP基体上生长由InGaAsP和GaAs材料构成的量子阱层；根据光刻和刻蚀腐蚀技术工艺，分别在所述量子阱层制作出前段光栅区域、相位调节区域和后段光栅区域；通过对接生长，在前段光栅区域、相位调节区域和后段光栅区域生长InGaAsP材料；利用全息光栅曝光光刻，在前段光栅区域和后段光栅区域上的InGaAsP材料制作前后光栅；并进行前后光栅的掩埋；在DBR激光器的p面制备电隔离槽和电极图形；其中，DBR激光器的p面包括前段光栅区域、有源区域、相位调节区域和后段光栅区域的上表面，其下表面位于基体的底部；在激光器n面按照各区域之间耦合带所在位置进行光刻，做出隔离槽图形，并刻蚀出所述隔离槽。优选的，所述利用全息光栅曝光光刻，在前段光栅区域和后段光栅区域上的InGaAsP材料制作前后光栅，具体包括：根据公式：和激光器所要工作的波长，计算所述全息光栅曝光光刻的光栅图形，从而保证得到的取样光栅所对应的光栅谱中的不同级的反射峰能够覆盖激光器所要工作的波长；其中，ΛB为光栅梳状反射谱中相邻能级的间隔距离，为波导的群折射率，λ为光栅梳状反射谱的0级反射峰所处的波长，Λs为取样周期；其中，Λ为光栅周期。第三方面，本专利技术还提供了一种热隔离的可调谐DBR激光器的使用方法，使用如第一方面所述的可调谐DBR激光器，所述使用方法还包括：所述可调谐DBR激光器的前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区分别连接第一电源、第二电源、第三电源和第四电源；所述前段光栅区域的基体底部连接第一温敏元件，所述有源区域的基体底部连接第二温敏元件，所述相位调节区域的基体底部连接第三温敏元件，所述后段光栅区域的基体底部连接第四温敏元件；所述第一电源、第二电源、第三电源和第四电源的控制端连接控制器的信号输出端，所述第一温敏元件、第二温敏元件、第三温敏元件和第四温敏元件的信号输出端连接所述控制器的信号输入端；所述控制器管理一组或者多组补偿数据，每一组补偿数据对应一温敏元件检测值和一电源补偿参数值，其中，每一组温敏元件检测值和电源补偿参数值对应，第一电源和第一温敏元件，第二电源和第二温敏元件，第三电源和第三温敏元件，以及第四电源和第四温敏元件中的一组。优选的，所述前段光栅区补偿参数的使用，具体为：根据当前第一温敏元件检测到的温度值，匹配补偿数据；得到与当前第一温敏元件检测到的温度值相对应的第一电源补偿值；根据所述第一电源补偿值调整第一电源，通过调整后的第一电源，改变前段光栅区的注入电流，补偿由热效应改变光栅区有效折射率带来的调谐激光器激射波长的变化量。优选的，所述后段光栅区补偿参数的使用，具体为：根据当前第四温敏元件检测到的温度值，匹配补偿数据；得到与当前第四温敏元件检测到的温度值相对应的第四电源补偿值；根据所述第四电源补偿值调整第四电源，通过调整后的第四电源，改变后段光栅区的注入电流，补偿由热效应改变光栅区有效折射率带来的调谐激光器激射波长的变化量。优选的，所述相位调节区补偿参数的使用，具体为：根据当前第三温敏元件检测到的温度值，匹配补偿数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热隔离的可调谐DBR激光器，其特征在于，可调谐DBR激光器由前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区依次耦合形成，其中，所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区在同一基体上生长得到；根据所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区所在位置，在所述基体上位于上述各区域之间的耦合带设置有隔离槽；所述隔离槽使得各区域的基体之间部分隔离或者相互独立。

【技术特征摘要】
1.一种热隔离的可调谐DBR激光器，其特征在于，可调谐DBR激光器由前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区依次耦合形成，其中，所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区在同一基体上生长得到；根据所述前段光栅区、有源区、相位调节区和后段光栅区所在位置，在所述基体上位于上述各区域之间的耦合带设置有隔离槽；所述隔离槽使得各区域的基体之间部分隔离或者相互独立。2.根据权利要求1所述的热隔离可调谐DBR激光器，其特征在于，所述基体由InP材料构成，在基体与各区域之间存在一层InGaAsP抗腐蚀层；其中，所述隔离槽的深度，以所示隔离槽抵达所述InGaAsP抗腐蚀层表面为准。3.根据权利要求1所述的热隔离可调谐DBR激光器，其特征在于，所述前段光栅区、相位调节区和后段光栅区用于与有源区的量子阱完成对接的材料为InGaAsP；其中，前段光栅区和后段光栅区的取样光栅在相应区域的InGaAsP材料上制作完成；有源区的量子阱由InGaAsP和GaAs材料依次层叠构成。4.一种热隔离的可调谐DBR激光器的加工方法，其特征在于，加工方法包括：在含有一层InGaAsP抗腐蚀层的InP基体上生长由InGaAsP和GaAsP材料构成的量子阱层；根据光刻和刻蚀腐蚀技术工艺，分别在所述量子阱层制作出前段光栅区域、相位调节区域和后段光栅区域；通过对接生长，在前段光栅区域、相位调节区域和后段光栅区域生长InGaAsP材料；利用全息光栅曝光光刻，在前段光栅区域和后段光栅区域上的InGaAsP材料制作前后光栅；并进行前后光栅的掩埋；在DBR激光器的p面制备电隔离槽和电极图形；其中，DBR激光器的p面包括前段光栅区域、有源区域、相位调节区域和后段光栅区域的上表面，其下表面位于基体的底部；在激光器n面按照各区域之间耦合带所在位置进行光刻，做出隔离槽图形，并刻蚀出所述隔离槽。5.根据权利要求4所述的热隔离可调谐DBR激光器的加工方法，其特征在于，所述利用全息光栅曝光光刻，在前段光栅区域和后段光栅区域上的InGaAsP材料制作前后光栅，具体包括：根据公式：和激光器所要工作的波长，计算所述全息光栅曝光光刻的光栅图形，从而保证得到的取样光栅所对应的光栅谱中的不同级的反射峰能够覆盖激光器所要工作的波长；其中，ΛB为光栅梳状反射谱中相邻能级的间隔距离，为波导的群折射率，λ为光栅梳状反射谱的0级反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明洋，赵建宜，王任凡，岳爱文，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42