一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列制造技术

本实用新型专利技术公开了一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，采用不同固有热阻的垂直腔面发射激光器组成并通过选择不同垂直腔面发射激光器出射激光，或通调整各垂直腔面发射激光器的输入电流来实现出射激光的波长调谐，或以上方法相结合，最终让每垂直腔面发射激光器的结温不同，来实现阵列出射激光的波长调谐。本实用新型专利技术在密集波分复用光网络、电子通信、计算机光互连中具有很大应用潜力。计算机光互连中具有很大应用潜力。计算机光互连中具有很大应用潜力。

A wavelength tunable vertical cavity surface emitting laser array

【技术实现步骤摘要】
一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列


[0001]本技术涉及一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser,VCSEL)具有体积小、相应频带宽、温度漂移小、阈值电流低、单纵模出射、发散角小、调制速率高、出射激光为圆形光斑易与光纤耦合、封装简单易于二维集成、工作寿命长等优越性能，在光纤通信、原子钟、3D传感、汽车雷达等领域的应用前景被十分看好。垂直腔面发射激光器的激光垂直于芯片表面从顶面或底面射出，出射方向由激光波长决定。
[0003]VCSEL的结构中有上、下两个分布式布拉格反射镜(DBR)，分成反射区和出射区，反射区具有99.9％以上的反射率，出射区具有99％以上的反射率，这种差异决定最终波长的出射位置。上、下分布式布拉格反射镜将有源层包裹在中间，构成的激光谐振腔使得在与腔体相垂直的方向上让往复运动的光产生谐振放大，最终达到阈值出射激光。 DBR由多种折射率差别很大且晶格常数匹配的材料层叠而得，常用的是将GaAs和AlAs 交替层叠。在这种DBR中，最好使得能量带隙大于谐振波长，以避免光被吸收。
[0004]伴随着VCSEL在密集波分复用(Dense wavelength division multiplexing,DWDM)光纤通信系统的大规模应用，业界对波长可调谐VCSEL的需求日益增强。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，用于实现出射激光的波长调谐。
[0006]技术方案：一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，各垂直腔面发射激光器的固有热阻不同，各垂直腔面发射激光器采用共阳极连接，各垂直腔面发射激光器的阴极分别连接驱动电路。
[0007]进一步的，各垂直腔面发射激光器的氧化限制层的氧化孔径均不同。
[0008]进一步的，所述垂直腔面发射激光器包括：
[0009]衬底；
[0010]形成于衬底下表面的下电极；
[0011]形成于衬底上表面的缓冲层；
[0012]形成于缓冲层上表面的下分布式布拉格反射镜；
[0013]形成于下分布式布拉格反射镜上表面的有源区；
[0014]形成于有源区上表面的氧化限制层；
[0015]形成于氧化限制层上表面的上分布式布拉格反射镜；
[0016]形成于上分布式布拉格反射镜上表面的上电极。
[0017]进一步的，驱动所述阵列的驱动电路包括：
[0018]充电控制模块，用于控制电路充电；
[0019]储能模块，用于存储电能；
[0020]放电控制模块，用于控制储能模块放电；
[0021]主控电路模块，用于输出充电控制信号和放电控制信号。
[0022]进一步的，下分布式布拉格反射镜和上分布式布拉格反射镜均由具有不同折射率的化合物半导体层交替层叠而成。
[0023]进一步的，有源区包括有源层，所述有源层为具有多量子阱结构的化合物半导体层。
[0024]有益效果：本技术的垂直腔面发射激光器阵列采用不同固有热阻的垂直腔面发射激光器组成并通过选择不同垂直腔面发射激光器出射激光，或通调整各垂直腔面发射激光器的输入电流来实现出射激光的波长调谐，或以上方法相结合来实现阵列出射激光的波长调谐。
[0025]具体的，本技术提供的第一种波长可调谐VCSEL阵列，通过设计氧化限制层的氧化孔径使得每一个VCSEL的固有热阻都不同，这样当输入同样电流时，每一个VCSEL的结温是不一样的，这会导致不同的VCSEL激射波长，从而实现波长的调谐。
[0026]进一步的，每一个VCSEL是可以单独寻址和驱动的，通过改变VCSEL输入的电流大小来进一步调节VCSEL的结温，结温不同会带来不同的VCSEL激射波长，从而形成波长的调谐。
附图说明
[0027]图1是本技术中垂直腔面发射激光器的横截面结构示意图；
[0028]图2是实施例中共阳极连接的阵列结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本技术做更进一步的解释。
[0030]一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，各垂直腔面发射激光器的固有热阻不同，各垂直腔面发射激光器采用共阳极连接，各垂直腔面发射激光器的阴极分别连接驱动电路，通过选择控制不同垂直腔面发射激光器的的阴极放电来输出不同波长的出射激光。
[0031]如图1所示，垂直腔面发射激光器包括：
[0032]衬底1；
[0033]形成于衬底1下表面的下电极2；
[0034]形成于衬底1上表面的缓冲层3；
[0035]形成于缓冲层3上表面的下分布式布拉格反射镜4；
[0036]形成于下分布式布拉格反射镜4上表面的有源区5；
[0037]形成于有源区5上表面的氧化限制层6；
[0038]形成于氧化限制层6上表面的上分布式布拉格反射镜7；
[0039]形成于上分布式布拉格反射镜7上表面的上电极8。
[0040]其中，下分布式布拉格反射镜4和上分布式布拉格反射镜7均由具有不同折射率的化合物半导体层交替层叠而成。有源区5包括有源层，该有源层为具有多量子阱结构的化合
物半导体层。
[0041]具体的，本实施例根据VCSEL理论进行器件的结构设计，采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)技术制备VCSEL外延片，然后基于外延片制备VCSEL器件，其中：衬底1选择GaAs晶圆；缓冲层3为N掺杂的AlGaAs；下分布式布拉格反射镜4为N 型分布式布拉格反射镜(DBR)，由Al
0.9
Ga
0.1
As/Al
0.12
Ga
0.88
As层叠而成；有源区5由五对 In
y
Ga
(1
‑
y)
As/Al
x
Ga
(1
‑
x)
As量子阱以及缓变组分的In
y
Ga1‑
y
As或Al
x
Ga
(1
‑
x)
As间隔层组成；氧化限制层6采用厚度为30nm的Al
0.98
Ga
0.02
As，利用侧向氧化形成Al2O3层，绝缘性能良好；氧化限制层6是Al
0.9
Ga
0.1
As/Al
0.12
Ga
0.88
As层叠而成的P型DBR，形成上分布式布拉格反射镜7；下电极2选择Ni
‑
Cr
‑
Ge合金；上电极8选择Ti
‑
Pt
‑
Au合金。
[0042]VCS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，其特征在于，各垂直腔面发射激光器的固有热阻不同，各垂直腔面发射激光器采用共阳极连接，各垂直腔面发射激光器的阴极分别连接驱动电路。2.根据权利要求1所述的波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，其特征在于，各垂直腔面发射激光器的氧化限制层的氧化孔径均不同。3.根据权利要求1所述的波长可调谐的垂直腔面发射激光器阵列，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：衬底（1）；形成于衬底（1）下表面的下电极（2）；形成于衬底（1）上表面的缓冲层（3）；形成于缓冲层（3）上表面的下分布式布拉格反射镜（4）；形成于下分布式布拉格反射镜（4）上表面的有源区（5）；形成于有源区（5）上表面的氧化限制层（6）；形成于氧化限制层（6）上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑君雄，
申请(专利权)人：深圳市中科光芯半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：