The invention relates to the technical field of optoelectronic components and devices, and proposes an orbital angular momentum multiplexing device based on VCSEL, which includes a vertical cavity surface emitting laser, a silicon nitride phase layer, a metal shielding layer, a P-plane electrode and a N-plane electrode. The silicon phase layer is set on the upper surface of the cylindrical structure, which accounts for half of the surface area of the cylindrical structure; the metal shielding layer is set on the upper surface of the first outer ring and the upper surface of the second outer ring and etched as a metal grating structure; the P-plane electrode and the N-plane electrode are set on the vertical cavity surface emitting laser. The invention also proposes the preparation method of the multiplexing device, and the multiplexing device can realize coaxial independent modulation of high purity 1, 2, 3 order OAM beams, realize coaxial integration of the OAM beams, and the manufacturing cost of the multiplexing device is low, and the preparation process is simple.
【技术实现步骤摘要】
基于VCSEL的轨道角动量复用器件及其制备方法
本专利技术涉及光电元件及器件
,更具体地,涉及一种基于VCSEL的轨道角动量复用器件及其制备方法。
技术介绍
OAM(OrbitalAngularMomentum,轨道角动量)光束被认为是继振幅、相位、偏振、频率后进行光调控的第五个维度。OAM复用技术利用OAM模式的正交性,把不同信道映射到不同的OAM模式,在同一个物理空间进行传输,然后在接收端进行分离,因此可通过OAM复用可大幅度增加单个物理通道的传输容量。而VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器)具有高功率转化效率、低阈值、成本低廉、易于二维集成等一系列优点,成为良好的短距离光通信发射器件。传统OAM发射器件一般通过将螺旋相位板和超表面等集成在VCSEL上来产生OAM光束,但是一次只能产生一个阶数的OAM光束,无法实现同轴集成;而应用于同轴的OAM发射器件上的硅基微环,依旧存在对工艺制作精度要求高、成本高的问题。同时,传统OAM复用器件制备方法中所采用的多层电极工艺大多使用打孔注塑金属,此工艺的步骤繁多,耗时较长,因此不适用于大批量生产。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的无法实现同轴集成OAM光束等至少一种缺陷,提供一种基于VCSEL的轨道角动量复用器件,实现同轴独立调制1、2、3阶OAM光束,保证多个OAM光束同时传输。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案如下:基于VCSEL的轨道角动量复用器件,包括垂直腔表面发射激光器、氮化硅相位层、金属遮挡层、P面电极和N面电极;其 ...
【技术保护点】
1.基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:包括垂直腔表面发射激光器、氮化硅相位层、金属遮挡层、P面电极和N面电极;其中所述垂直腔表面发射激光器上以中心点为圆心由内向外依次刻蚀有圆柱、第一外环和第二外环结构;所述氮化硅相位层设置在圆柱结构的上表面,且氮化硅相位层占圆柱上表面的二分之一面积;所述金属遮挡层设置在第一外环的上表面和第二外环的上表面并刻蚀为金属光栅结构;所述P面电极和N面电极设置在垂直腔表面发射激光器上。
【技术特征摘要】
1.基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:包括垂直腔表面发射激光器、氮化硅相位层、金属遮挡层、P面电极和N面电极;其中所述垂直腔表面发射激光器上以中心点为圆心由内向外依次刻蚀有圆柱、第一外环和第二外环结构;所述氮化硅相位层设置在圆柱结构的上表面,且氮化硅相位层占圆柱上表面的二分之一面积;所述金属遮挡层设置在第一外环的上表面和第二外环的上表面并刻蚀为金属光栅结构;所述P面电极和N面电极设置在垂直腔表面发射激光器上。2.根据权利要求1所述的基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:所述垂直腔表面发射激光器包括GaAs衬底、下分布布拉格反射镜、上分布布拉格反射镜和多量子阱有源层,其中所述下分布布拉格反射镜设置在GaAs衬底上,所述多量子阱有源层设置在下分布布拉格反射镜上,所述上分布布拉格反射镜设置在多量子阱有源层上。3.根据权利要求2所述的基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:所述垂直腔表面发射激光器上刻蚀的圆柱结构的直径为3.5μm;第一外环结构的内直径为7μm,外直径为10.5μm;第二外环结构的内直径为14μm,外直径为18.5μm。4.根据权利要求3所述的基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:所述复用器件还包括二氧化硅钝化层和SU8平整化层,所述二氧化硅钝化层包覆设置在垂直腔表面发射器刻蚀的圆柱、第一外环和第二外环结构的外表面以及第一外环和第二外环结构的内表面;所述SU8平整化层填充设置在圆柱、第一外环和第二外环结构之间且设置在第二外环以外的垂直腔表面发射器的GaAs衬底上表面,用于使器件表面平整化。5.根据权利要求4所述的基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:所述复用器件还包括电极绝缘层,所述电极绝缘层设置在垂直腔表面发射器刻蚀的第一外环和第二外环结构的上表面。6.根据权利要求5所述的基于VCSEL的轨道角动量复用器件,其特征在于:所述二氧化硅钝化层厚度为100nm;所述SU8平整化层与圆柱结构上表面...
【专利技术属性】
技术研发人员:余思远,孙雅琪,朱国轩,喻颖,刘洁,
申请(专利权)人:中山大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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