一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器制造技术

一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器，采用满足1342纳米发射波长需要的量子阱结构，通过微结构与普通分布反馈光栅结合，实现单模工作，进一步引入多层稀释波导结构扩大光功率输出，满足了大功率输出需要，在不增加工艺难度的基础上大幅度提高器件成品率。解决了通常的半导体DFB边发射激光器由于采用均匀光栅周期折射率导引而使得会有双模激射或者单模成品率较低的现象，为了提高单模产出会引入相移，大幅度增加工艺难度和成本的问题，同时解决了常规的DFB结构由于光模式体积所限容易饱和，不利于大功率输出的问题，使得本发明专利技术的激光器可面向50G PON硅光应用，具有很强的实用性和广泛的适用性。用性和广泛的适用性。用性和广泛的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器


[0001]本专利技术涉及一种DFB激光器，具体涉及一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器及其制作方法,属于光子光电子器件


技术介绍

[0002]半导体二极管激光器是最实用最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且可以用高达几十GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面得到了广泛的应用；也使得半导体激光器得以高功率应用，如作为打标、焊接、切割等激光器的泵浦光源。
[0003]近年来人们对通信容量、信息收集整合与传输的速度等性能的需求日渐增长，对系统中光源的性能也提出了更高的要求。对于接入网、数据中心，要求带宽高、成本低、功耗小，1342nm直接调制大功率分布反馈（DFB）激光器是其中的关键技术；在硅基光子学、50G PON 硅光光源等应用中有重要需求。
[0004]DFB边发射激光器是指激光出射方向沿着水平方向，即与材料生长方向相垂直。边发射激光器由于可获得更高的功率、效率及光谱特性，目前普遍应用于通信及泵浦领域。
[0005]通常的半导体DFB边发射激光器由于采用均匀光栅周期折射率导引而会有双模激射或者单模成品率较低的现象，为了提高单模产出会引入相移，大幅度增加工艺难度和成本，常规的DFB结构由于光模式体积所限容易饱和，也不利于大功率输出。/>
技术实现思路

[0006]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器。
[0007]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器，包括用于1342纳米波长大功率DFB激光器制作的外延材料，所述外延材料包括基于衬底的叠层A和叠层B，N电极覆于衬底底面，P电极通过绝缘层设于叠层B的顶面；所述叠层B呈两侧有对称凸起的脊条状覆于叠层A的顶面；所述叠层B包括依次叠覆的光栅层、上盖层和接触层。
[0008]上述脊条宽度为2
‑
10um，长度为300
‑
2000um。
[0009]上述凸起的尺寸为2
‑
3 um，呈正方形。
[0010]上述叠层A包括依次叠覆的下盖层、下波导层、多量子陷有源区、上波导层。
[0011]进一步的，上述下盖层和下波导层间还有稀释波导层。
[0012]再进一步的，上述稀释波导层的材料为1.15Q InGaAsP/InP多层结构，层数为2
‑
10层；掺杂浓度3*10
17
/cm31*10
18
/cm3，N型导电；其中，1.1Q InGaAsP层厚为10nm，InP层厚为
200
‑
400nm。
[0013]进一步的，上述多量子阱有源区为AlGaInAs体系多量子阱，发射谱中心波长位于1342纳米，量子阱数量为3
‑
9个阱。多量子阱区是一种应变补偿结构，并且折射率高于波导层，非故意掺杂。
[0014]上述光栅层的材料为InAlAs/InP/1.15Q InGaAsP/InP/1.2Q InGaAsP/InP复杂多层结构；光栅层厚度为20
‑
150nm，掺杂浓度3*10
17
/cm3至1*10
18
/cm3，P型导电。
[0015]上述上盖层的材料为InP；掺杂浓度5*10
17
/cm3至5*10
18
/cm3，P型导电，厚度为500nm
‑
2000nm。
[0016]上述接触层的材料为InGaAs；掺杂浓度1*10
19
/cm3至5*10
19
/cm3，P型导电，厚度为10
‑
200nm。
[0017]进一步的，上述下盖层的材料为N型InP；掺杂浓度5*10
17
/cm3至5*10
18
/cm3，N型导电。
[0018]进一步的，上述下波导层的材料为AlGaInAs/AlInAs/AlGaInAs多层结构，多层厚度为50
‑
300nm，组份渐变，掺杂浓度范围为3*10
17
/cm3至5*10
17
/cm3；N型导电。
[0019]进一步的，上述上波导层的材料分别为AlGaInAs/AlInAs/AlGaInAs多层结构，多层厚度为50
‑
300nm，组份渐变，掺杂浓度范围为3*10
17
/cm3至5*10
17
/cm3；P型导电。
[0020]进一步的，上述衬底的材料为InP单晶材料，N型导电。
[0021]上述绝缘层的材料为二氧化硅或者氮化硅，厚度为200
‑
1000nm。
[0022]上述N电极的材料为AuGeNi/Au，厚度为100
‑
500nm。
[0023]上述P电极的材料为TiAu，厚度为0.3
‑
2um。
[0024]上述的激光器的制作方法，包括以下步骤：S1、在外延材料上，光刻出两侧有对称凸起的脊条状图形，沿图形刻蚀叠层B至上波导层；S2、于叠层B上生长绝缘层，并腐蚀出电极窗口，光刻及金属剥离形成P电极；S3、减薄衬底后，蒸发N型电极，退火；S4、解理；S5、镀膜；S6、测试封装。
[0025]上述步骤S1中的刻蚀为干法湿法相结合，采用工艺为感应诱导等离子刻蚀技术。
[0026]上述步骤S3中的减薄后的晶片的厚度为120
‑
150um。
[0027]上述步骤S4中的解理，巴条解理长度在300
‑
3000um。
[0028]上述步骤S5中的镀膜，包括全反膜、增透膜；全反膜采用二氧化硅/二氧化钛多层膜结构，增透膜为三氧化二铝及硒化锌结构。
[0029]上述步骤S6中的封装，满足与硅波导高效耦合封装结构。
[0030]本专利技术的有益之处在于：本专利技术的一种1342纳米波长大功率微结构分布反馈（DFB）激光器，采用满足1342纳米发射波长需要的量子阱结构，通过微结构与普通分布反馈光栅结合，实现单模工作，进一步引入多层稀释波导结构扩大光功率输出，满足了大功率输出需要，在不增加工艺难度的基础上大幅度提高器件成品率。解决了通常的半导体DFB边发射激光器由于采用均匀光
栅周期折射率导引而使得会有双模激射或者单模成品率较低的现象，为了提高单模产出会引入相移，大幅度增加工艺难度和成本的问题，同时解决了常规的DFB结构由于光模式体积所限容易饱和，不利于大功率输出的问题，使得本专利技术的激光器可面向50G PON硅光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1342纳米波长大功率微结构DFB激光器，其特征在于，包括用于1342纳米波长大功率DFB激光器制作的外延材料，所述外延材料包括基于衬底的叠层A和叠层B，N电极覆于衬底底面，P电极通过绝缘层设于叠层B的顶面；所述叠层B呈两侧有对称凸起的脊条状覆于叠层A的顶面；所述叠层B包括依次叠覆的光栅层、上盖层和接触层。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述脊条宽度为2
‑
10um，长度为300
‑
2000um。3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述凸起的尺寸为2
‑
3 um，呈正方形。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述叠层A包括依次叠覆的下盖层、下波导层、多量子陷有源区、上波导层。5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述下盖层和下波导层间还有稀释波导层。6.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，所述稀释波导层的材料为1.15Q InGaAsP/InP多层结构，层数为2
‑
10层；掺杂浓度3*10
17
/cm3至1*10
18
/cm3，N型导电；其中，1.1Q InGaAsP层厚为10nm，InP层厚为200
‑
400nm。7.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述多量子阱有源区为AlGaInAs体系多量子阱，发射谱中心波长位于1342纳米，量子阱数量为3
‑
9个阱。8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述光栅层的材料为InAlAs/InP/1.15Q InGaAsP/InP/1.2Q InGaAsP/InP复杂多层结构；光栅层厚度为20
‑
150nm，掺杂浓度3*10
17
/cm3至1*10
18
/cm3，P型导电。9.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述上盖层的材料为InP；掺杂浓度5*10
17
/cm3至5*10
18
/cm3，P型导电，厚度为500nm
‑
2000nm。10.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述接触层的材料为InGaAs；掺杂浓度1*10
19
/cm3至5*10
19
/cm3，P型导电，厚度为10
‑
200nm。11.根据权利要求4所述的激光器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏飞，王文知，王岩，罗帅，季海铭，
申请(专利权)人：江苏华兴激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：