硅基光通信C波段高线性面发射激光光源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，包括左激光芯片、右激光芯片和二阶光栅波导；所述二阶光栅波导两侧设置有喇叭口波导；所述左激光芯片、右激光芯片分别与二阶光栅波导两侧设置的喇叭口波导相连。本实用新型专利技术采用绝缘的掺Fe InP实现脊条型的电注入区域，并实现相邻激光芯片的电隔离，但光学上又相互耦合形成相干光，并且有效改善激光器的增益体积，大幅提高激光器输出功率和线性度。性度。性度。

【技术实现步骤摘要】
硅基光通信C波段高线性面发射激光光源


[0001]本技术涉及激光线芯片领域，具体涉及一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源。

技术介绍

[0002]由于半导体激光可在空气和光纤中传播、且体积小、寿命长、低成本等有点是下一代激光光源及其光电子集成发展的主要方向；其中光通信C波段，其中心波长接近1550nm，为人眼安全波段，该波长波导耦合损耗小、光纤传播损耗低，是硅光光源、无人驾驶激光雷达光源、长距离主干网的主要激光光源。通常半导体激光器由于发光和发热在有源区域，其靠近芯片的P型表面，散热大部分通过表面和空气散热，使得激光器在高温下散热特性差，芯片工作容易饱和，线性度和特征温度差；相关的研究报道也早已表明采用倒装封装形式，即激光器P面朝下封装，对于改善激光芯片在高温和大电流下的散热和提高出光功率及线性度有重要作用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，有效改善激光器的增益体积，大幅提高激光器输出功率和线性度。
[0004]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，包括左激光芯片、右激光芯片和二阶光栅波导；所述二阶光栅波导两侧设置有喇叭口波导；所述左激光芯片、右激光芯片分别与二阶光栅波导两侧设置的喇叭口波导相连。
[0006]进一步的，所述激光芯片的宽度和沿谐振腔方向长度分别为400微米和1毫米，左右解离端面蒸镀光学高反膜。
[0007]进一步的，所述喇叭口波导的角度为3至5度。
[0008]进一步的，所述激光芯片包括从下至上依次设置的P
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Si衬底、低掺杂P
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InP过渡层和缓冲层、掺Fe绝缘InP层；所述掺Fe绝缘InP层上还设置有光刻区域和二阶波导选择再生长区域；所述光刻区域包括从下至上依次设置的低掺杂P
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InP间隔层、低掺杂P
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AlGaInAs光场扩展层、P
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InP间隔层、P
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InAlAs电子阻挡层、P
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AlGaInAs分别限制层、应变多量子阱、N
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AlGaInAs分别限制层、N
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AlGaInAs波导层和N
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InP盖层；所述二阶波导选择再生长区域生长包括从下至上依次设置的的掺Fe绝缘InP层、N型InGaAsP波导层和N
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InP盖层。
[0009]进一步的，所述应变多量子阱包括3层张应变量子阱和4层压应变量子垒。
[0010]本技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0011]1、本技术采用绝缘的掺Fe InP实现脊条型的电注入区域，并实现相邻激光芯片的电隔离，但光学上又相互耦合形成相干光；
[0012]2、本技术采用P
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AlGaInAs光场扩展层和喇叭口波导来扩展光场的Y方向和X方向光场，改善激光发散角，而在喇叭口波导相连区域制备二阶光栅来实现激光的面发射，
该激光光源在二阶光栅的左右两边具有两个激光器，从而有效改善激光器的增益体积，大幅提高激光器输出功率和线性度。
附图说明
[0013]图1是本技术一实施例中基片长完掺Fe InP层，光刻腐蚀后形成脊形电注入区域示意图；其中，区域1为激光芯片区域，区域2为激光芯片间的相连波导和光栅区域，其沿着谐振腔方向长度为250微米；1和2区域表面均为掺Fe InP材料；
[0014]图2是本技术一实施例中平行脊波导方向的芯片材料结构示意图；其中，1为P
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Si衬底，2为低掺杂P
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InP过渡层和缓冲层；3为掺Fe绝缘InP层，4为低掺杂P
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InP间隔层，5为低掺杂P
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AlGaInAs光场扩展层，6为P
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InP间隔层，7为P
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InAlAs电子阻挡层，8为P
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AlGaInAs分别限制层；9为应变多量子阱；10为N
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AlGaInAs分别限制层，11为N
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AlGaInAs波导层，12为N
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InP盖层，13、14和15分别为二阶波导选择再生长区域生长的掺Fe绝缘InP层、N型InGaAsP波导层和N
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InP盖层；
[0015]图3是本技术一实施例中芯片表面结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。
[0017]请参照图3，本技术提供一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，由左、右激光芯片和中间的连接耦合波导及二阶光栅波导组成，左、右激光芯片的宽度和沿谐振腔方向长度分别为400微米和1毫米，左右解离端面蒸镀光学高反膜；中间区域由150微米的二阶光栅波导区域和左、右各50微米的喇叭口波导组成，喇叭口波导的角度为3至5度。
[0018]参考图2，本实施例中，激光芯片包括从下至上依次设置的P
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Si衬底、低掺杂P
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InP过渡层和缓冲层、掺Fe绝缘InP层；所述掺Fe绝缘InP层上还设置有光刻区域和二阶波导选择再生长区域；所述光刻区域包括从下至上依次设置的低掺杂P
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InP间隔层、低掺杂P
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AlGaInAs光场扩展层、P
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InP间隔层、P
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InAlAs电子阻挡层、P
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AlGaInAs分别限制层、应变多量子阱、N
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AlGaInAs分别限制层、N
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AlGaInAs波导层和N
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InP盖层；所述二阶波导选择再生长区域生长包括从下至上依次设置的的掺Fe绝缘InP层、N型InGaAsP波导层和N
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InP盖层。
[0019]本实施例，硅基光通信C波段高线性面发射激光光源的制备方法，包括以下步骤：
[0020]步骤S1:将P型Si衬底放入MOCVD生长腔体，在690℃下通氮气烘烤20min，生长300nm低掺杂P
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InP过渡层；接着在690℃下通入大量磷烷气体烘烤20min，生长300nm低掺杂P
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InP缓冲层接着生长200nm掺Fe绝缘InP层；取出片子，PECVD沉积150nm SiO2介质层。
[0021]步骤S2:通过光刻、腐蚀等工艺，去除光刻区域介质层和掺Fe InP层，形成脊形状的电流注入区域，脊型宽度为1.5微米，具体如附图1所示。接着去除片子表面的介质层，将片子放入MOCVD中，在640℃下通磷烷烘烤10min，接着依次生长250nm低掺杂P
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InP层，100nm P
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AlGaInAs光场扩展高折射率层，高折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，其特征在于，包括左激光芯片、右激光芯片和二阶光栅波导；所述二阶光栅波导两侧设置有喇叭口波导；所述左激光芯片、右激光芯片分别与二阶光栅波导两侧设置的喇叭口波导相连。2.根据权利要求1所述的硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，其特征在于，所述激光芯片的宽度和沿谐振腔方向长度分别为400微米和1毫米，左右解离端面蒸镀光学高反膜。3.根据权利要求1所述的硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，其特征在于，所述喇叭口波导的角度为3至5度。4.根据权利要求1所述的硅基光通信C波段高线性面发射激光光源，其特征在于，所述激光芯片包括从下至上依次设置的P
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Si衬底、低掺杂P
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InP过渡层和缓冲层、掺Fe绝缘InP层；所述掺Fe绝缘InP层上还设置有光刻区域和二阶波导选择再生长区域；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛正群，邓仁亮，施文贞，方瑞禹，苏辉，
申请(专利权)人：福建中科光芯光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：