异构单芯片单向注入锁定半导体激光器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及异构单芯片单向注入锁定半导体激光器及其制备方法，包括：在硅晶圆上制备硅直波导和微环，形成硅基微环芯片；并在硅基微环芯片与光放大芯片键合的部位制备锁模结构；反向生长光放大芯片的外延结构并同硅基微环芯片键合；对光放大芯片进行减薄；制作光放大芯片的宽脊波导；制备绝热耦合器；制作共面电极；在硅基微环芯片的微环上方集成磁光晶体并制作磁光芯片电极。本发明专利技术中，将磷化铟基、硅基以及钇铁石榴石三种材料通过晶圆键合方式得到异构单芯片单向注入锁定半导体激光器，单芯片实现光、电隔离的同时，实现高效率光耦合；为单向注入锁定激光器平面集成化制造提供了一种可行的制备方法，解决了目前难以实现平面集成化制造的难题。集成化制造的难题。集成化制造的难题。

【技术实现步骤摘要】
异构单芯片单向注入锁定半导体激光器及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体激光器
，涉及异构单芯片单向注入锁定半导体激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]单向注入锁定半导体激光器，利用主激光器的光注入到从激光器，从而减小从激光器自发辐射，压缩从激光器光谱线宽；增强从激光器中光光谐振效应，改善从激光器的高频响应特性，有利于从激光器产生稳定的窄脉冲；且单向注入锁定能够保证主从激光器的相位独立，这在随机相位光源的产生中尤其重要。这些性能优势使得单向注入锁定广泛应用于光学时钟、频率测量、宽带光谱学、全光数模转换、微波光子雷达、量子光通信等领域。
[0003]但是单向注入锁定半导体激光器受限于片上光隔离器的缺乏，难以在同一种材料体系中实现。目前单向注入锁定半导体激光器仍以分立激光器为主，主从激光器的隔离利用传统的磁光隔离器实现，从而限制了单向注入锁定半导体激光器在光子集成中的应用。已见报道的单片注入锁定激光器多为互注入锁定，少单向注入锁定。通过利用硅基微环集成磁光晶体产生非互易相移，可实现单向光隔离，然后再集成主从激光器可得到单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异构单芯片单向注入锁定半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取一硅晶圆；S2、在硅晶圆上制备硅直波导和微环，形成硅基微环芯片；并在硅基微环芯片与光放大芯片键合的部位制备锁模结构；S3、反向生长光放大芯片的外延结构；S4、将光放大芯片外延结构翻转方向，同硅基微环芯片键合；S5、通过机械磨抛和湿法腐蚀对光放大芯片进行减薄；S6、制作光放大芯片的宽脊波导；S7、在光放大芯片边缘临近硅直波导的位置处制备绝热耦合器；S8、在光放大芯片上制作共面电极，所述共面电极包括N面电极和P面电极；S9、在硅基微环芯片的微环上方集成磁光晶体并制作磁光芯片电极，所述磁光晶体采用钇铁石榴石材料制成。2.根据权利要求1所述的异构单芯片单向注入锁定半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述S2步骤包括以下子步骤：S21、在硅晶圆上利用硅局部氧化工艺对微环区域进行氧化；S22、在硅晶圆上淀积SiO2层；S23、在SiO2层上淀积SiN层；S24、对硅晶圆上微环区域上方的SiN层进行开窗处理；S25、在湿热环境中氧化处理硅晶圆，使硅晶圆的横向SiO2与Si界面处的过渡段平滑；S26、刻蚀硅晶圆表面的SiO2层与SiN层；S27、在硅晶圆上刻蚀出硅直波导和微环；S28、在硅基微环芯片与光放大芯片的键合位置的相应对位处制作锁模结构。3.根据权利要求2所述的异构单芯片单向注入锁定半导体激光器的制备方法，其特征在于，在所述S27步骤中，采用ICP工艺刻蚀出硅直波导，ICP工艺采用的典型的反应气体为C4F8、SF6和Ar。4.根据权利要求1～3任一项所述的异构单芯片单向注入锁定半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述硅直波导的宽度为300nm～1000nm；所述微环的半径为25μm～100μm；所述微环与硅直波导之间的间隔为50nm～500nm。5.根据权利要求1所述的异构单芯片单向注入锁定半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述S3步骤包括以下子步骤：S31、在InP衬底上生长低掺杂浓度的第一p
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InP层；S32、在第一p
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InP层上生长InGaAs层，作为后续的p面接触层；S33、在InGaAs层上生长高掺杂浓度的第二p
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InP层，作为p面电流扩展层；S34、在第二p
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InP层上生长上分别限制层；S35、在上分别限制层上生长多量...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯琛，周帅，廖苗苗，彭芳草，张靖，段利华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：