一种可调谐激光器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种可调谐激光器及其制作方法，该可调谐激光器包括：第一衬底以及设置于第一衬底一侧的第一电极；依次设置于第一衬底远离第一电极一侧的第一分布式布拉格反射镜、有源层、氧化层、接触层以及第二电极；第二电极远离第一衬底的一侧设置有悬梁臂，贴附悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；永磁薄膜远离第一衬底的一侧设置有平面螺旋线圈，使得永磁薄膜与通有交流电的平面螺旋线圈之间的电磁力对悬梁臂的形变量进行控制。本发明专利技术提供了一种可调谐激光器及其制作方法，以实现一种响应速度块、调节频率高的可调谐激光器。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐激光器及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电子领域，尤其涉及一种可调谐激光器及其制作方法。
技术介绍
垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，VCSEL)是一种半导体器件，能够垂直于芯片表面出光。该出光过程需要完成能量激发和共振放大两个步骤：第一，通过外加能量(例如，电能)激发有源层的量子阱产生电子和空穴，电子和空穴结合发光；第二，在有源区两侧分别设置有分布式布拉格反射镜，使得光在两片分布式布拉格反射镜之间反复反射，产生谐振效应，使得光的能量放大最终产生激光。相比于传统激光器，VCSEL具有很多优势，比如，VCSEL的出射波长取决于材料的外延生长，容易实现波长的调控。可通过控制上下分布式布拉格反射镜之间的腔体长度，控制VCSEL出射激光的波长。现有技术中VCSEL通过静电驱动的方式实现波长调整，静电驱动即为利用电荷间的库仑力作为驱动力进行驱动的技术，例如，可将一分布式布拉格反射镜设置于可发生形变的膜片上，通过电压在该膜片两侧形成电场，该电场产生的静电力能够引起膜片发生形变弯曲，则该分布式布拉格反射镜与另一分布式布拉格反射镜之间的距离发生变化，激光波长出现变化，当去掉电压后，电场力消失，膜片在弹性恢复力的作用下恢复到初始状态。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种可调谐激光器及其制作方法，以实现一种电磁驱动方式的可调谐激光器，以提高可调谐激光器的响应速度及调节频率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种可调谐激光器，包括：第一衬底以及设置于所述第一衬底一侧的第一电极；依次设置于所述第一衬底远离所述第一电极一侧的第一分布式布拉格反射镜、有源层、氧化层、接触层以及第二电极；所述第二电极远离所述第一衬底的一侧设置有悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置有平面螺旋线圈，使得所述永磁薄膜与通有交流电的所述平面螺旋线圈之间的电磁力对所述悬梁臂的形变量进行控制。可选的，所述平面螺旋线圈远离所述第一衬底的一侧设置有保护层，用于覆盖所述平面螺旋线圈；所述保护层设置有出光孔，用于出射激光光束。可选的，所述氧化层设置有第一通孔；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第一通孔与所述出光孔至少部分重合。可选的，所述第二电极设置有第二通孔；所述接触层远离所述第一衬底的一侧设置有高透膜，所述高透膜位于所述第二通孔内；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述高透膜覆盖所述第一通孔。可选的，所述永磁薄膜设置于所述悬梁臂远离所述第一衬底的一侧，且所述永磁薄膜设置有第三通孔；所述第二分布式布拉格反射镜设置于所述第三通孔内，且在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述出光孔至少部分重合。可选的，可调谐激光器还包括：第一牺牲层和第二衬底；所述第一牺牲层设置于所述接触层与所述悬梁臂之间，用于对所述悬梁臂的边缘进行支撑，并在所述悬梁臂和所述第二电极之间形成第一空腔；所述第二衬底设置于所述第二分布式布拉格反射镜远离所述第一衬底的一侧，并在所述第二衬底和所述悬梁臂之间形成第二空腔；所述出光孔延伸至所述第二衬底并与所述第二空腔连通。可选的，所述永磁薄膜设置于所述悬梁臂靠近所述第一衬底的一侧，且所述永磁薄膜设置有第四通孔；所述第二分布式布拉格反射镜设置于所述第四通孔内，且在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述出光孔至少部分重合。可选的，可调谐激光器还包括：第二牺牲层、第三牺牲层和第三衬底；所述第二牺牲层设置于所述第二电极与所述悬梁臂之间，用于对所述悬梁臂的边缘进行支撑，并在所述悬梁臂和所述第二电极之间形成第三空腔；所述第三衬底设置于所述平面螺旋线圈靠近所述第一衬底的一侧；所述第三牺牲层设置于所述第三衬底和所述悬梁臂之间，并在所述第三衬底和所述悬梁臂之间形成第四空腔；所述出光孔延伸至所述第三衬底并与所述第四空腔连通。可选的，所述可调谐激光器包括一个平面螺旋线圈；所述出光孔位于所述平面螺旋线圈的中心。可选的，所述可调谐激光器包括多个平面螺旋线圈；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述多个平面螺旋线圈相对于所述出光孔对称设置。第二方面，本专利技术实施例提供了一种可调谐激光器的制作方法，适用于本专利技术任意实施例提供的可调谐激光器，所述可调谐激光器的制作方法包括：形成第一衬底；并在所述第一衬底的一侧依次形成第一分布式布拉格反射镜、有源层、氧化层以及接触层；在所述第一衬底远离所述第一分布式布拉格反射镜的一侧形成第一电极，在所述接触层远离所述第一衬底的一侧形成第二电极；在所述第二电极远离所述第一衬底的一侧形成悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；在所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置平面螺旋线圈，使得所述永磁薄膜与通有交流电的所述平面螺旋线圈之间的电磁力对所述悬梁臂的形变量进行控制。可选的，氧化层设置有第一通孔；在所述接触层远离所述第一衬底的一侧形成第二电极之后，还包括：在所述第二电极上刻蚀形成第二通孔，并在所述第二通孔处设置高透膜；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述高透膜覆盖所述第一通孔。可选的，在所述第二电极远离所述第一衬底的一侧形成悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜，包括：在所述第二电极和所述高透膜远离所述第一衬底的方向上沉积第一牺牲层；在所述第一牺牲层上沉积悬臂梁材料层；在所述悬臂梁材料层上形成永磁薄膜，并将所述永磁薄膜刻蚀出第三通孔；在所述第三通孔内设置第二分布式布拉格反射镜；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述第一通孔至少部分重合；将所述悬臂梁材料层刻蚀形成悬臂梁，并刻蚀所述第一牺牲层以形成所述悬梁臂和所述第二电极之间形成第一空腔；在所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置平面螺旋线圈，包括：在第二衬底上沉积平面螺旋线圈，并在所述平面螺旋线圈远离所述第二衬底的一侧形成保护层；在所述保护层和所述第二衬底上刻蚀形成出光孔，并在所述第二衬底远离所述保护层的一侧形成第二空腔；所述第二空腔与所述出光孔连通；将所述第二衬底与所述悬梁臂进行键合；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述出光孔至少部分重合。可选的，在所述第二电极远离所述第一衬底的一侧形成悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；在所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置平面螺旋线圈，包括：在第三衬底上依次沉积形成第三牺牲层、悬梁臂材料层和第二牺牲层；在所述第三衬底远离所述第三牺牲层的一侧沉积形成平面螺旋线圈；在所述平面螺旋线圈远离所述第三衬底的一侧沉积保护层；刻蚀所述第二牺牲层形成第三空腔；所述第三空腔与所述悬梁臂材料层相接触；在所述悬梁臂材料层靠近所述第三空腔的一侧形成永磁薄膜；并在所述永磁薄膜层形成第四通孔；在所述第四通孔内形成第二分布式布拉格反射镜；将所述悬梁臂材料层刻蚀形成悬臂梁；刻蚀所述第三牺牲层形成第四空腔，所述第四空腔分别与所述第三衬底和所述悬臂梁接触；在所述保护层和所述第三衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调谐激光器，其特征在于，包括：第一衬底以及设置于所述第一衬底一侧的第一电极；依次设置于所述第一衬底远离所述第一电极一侧的第一分布式布拉格反射镜、有源层、氧化层、接触层以及第二电极；所述第二电极远离所述第一衬底的一侧设置有悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置有平面螺旋线圈，使得所述永磁薄膜与通有交流电的所述平面螺旋线圈之间的电磁力对所述悬梁臂的形变量进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种可调谐激光器，其特征在于，包括：第一衬底以及设置于所述第一衬底一侧的第一电极；依次设置于所述第一衬底远离所述第一电极一侧的第一分布式布拉格反射镜、有源层、氧化层、接触层以及第二电极；所述第二电极远离所述第一衬底的一侧设置有悬梁臂，贴附所述悬梁臂设置的永磁薄膜，以及贴附所述悬梁臂设置的第二分布式布拉格反射镜；所述永磁薄膜远离所述第一衬底的一侧设置有平面螺旋线圈，使得所述永磁薄膜与通有交流电的所述平面螺旋线圈之间的电磁力对所述悬梁臂的形变量进行控制。2.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述平面螺旋线圈远离所述第一衬底的一侧设置有保护层，用于覆盖所述平面螺旋线圈；所述保护层设置有出光孔，用于出射激光光束。3.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述氧化层设置有第一通孔；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第一通孔与所述出光孔至少部分重合。4.根据权利要求3所述的可调谐激光器，其特征在于，所述第二电极设置有第二通孔；所述接触层远离所述第一衬底的一侧设置有高透膜，所述高透膜位于所述第二通孔内；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述高透膜覆盖所述第一通孔。5.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述永磁薄膜设置于所述悬梁臂远离所述第一衬底的一侧，且所述永磁薄膜设置有第三通孔；所述第二分布式布拉格反射镜设置于所述第三通孔内，且在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述出光孔至少部分重合。6.根据权利要求5所述的可调谐激光器，其特征在于，还包括：第一牺牲层和第二衬底；所述第一牺牲层设置于所述接触层与所述悬梁臂之间，用于对所述悬梁臂的边缘进行支撑，并在所述悬梁臂和所述第二电极之间形成第一空腔；所述第二衬底设置于所述第二分布式布拉格反射镜远离所述第一衬底的一侧，并在所述第二衬底和所述悬梁臂之间形成第二空腔；所述出光孔延伸至所述第二衬底并与所述第二空腔连通。7.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述永磁薄膜设置于所述悬梁臂靠近所述第一衬底的一侧，且所述永磁薄膜设置有第四通孔；所述第二分布式布拉格反射镜设置于所述第四通孔内，且在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述第二分布式布拉格反射镜与所述出光孔至少部分重合。8.根据权利要求7所述的可调谐激光器，其特征在于，还包括：第二牺牲层、第三牺牲层和第三衬底；所述第二牺牲层设置于所述第二电极与所述悬梁臂之间，用于对所述悬梁臂的边缘进行支撑，并在所述悬梁臂和所述第二电极之间形成第三空腔；所述第三衬底设置于所述平面螺旋线圈靠近所述第一衬底的一侧；所述第三牺牲层设置于所述第三衬底和所述悬梁臂之间，并在所述第三衬底和所述悬梁臂之间形成第四空腔；所述出光孔延伸至所述第三衬底并与所述第四空腔连通。9.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器包括一个平面螺旋线圈；所述出光孔位于所述平面螺旋线圈的中心。10.根据权利要求2所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器包括多个平面螺旋线圈；在平行于所述第一衬底所在平面的方向上，所述多个平面螺旋线圈相对于所述出光孔对称设置。11.一种可调谐激光器的制作方法，其特征在于，适用于如权利要求1-10中任一项所述的可调谐激光器，所述可调谐激光器的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：付红岩，谢启浩，陈震旻，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：广东,44