电吸收调制激光器制造技术

一种电吸收调制激光器，具有第一表面、第二表面、光学腔以及有源区，其中，光学腔由半导体衬底限定并且具有在第一表面和第二表面之间延伸的长度，有源区被配置用于将电荷注入腔中并且沿着腔的长度在相应距离处具有有效带隙能量，该电吸收调制激光器包括第一调制器段以及第二调制器段，第一调制器段在第一位置和第二位置之间延伸并且包括有源区的第一部分，第二调制器段在第二位置和第三位置之间延伸并包括有源区的第二部分，其中，有源区的第一部分在邻近第一位置处的带隙能量高于在邻近第二位置处的带隙能量。第二位置处的带隙能量。第二位置处的带隙能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电吸收调制激光器


[0001]本专利技术涉及光学器件，例如电吸收调制激光器。

技术介绍

[0002]电吸收调制激光器(electroabsorption modulated laser,EML)被广泛应用于电信系统中，例如，在诸如大容量和高速率光接入网络的应用中的高性能和低成本光器件模块中。
[0003]如图1(a)和图1(b)的示例中所示，标准高速电吸收调制激光器(electroabsorption modulated laser，EML)包括分布式反馈(distributed feedback，DFB)激光器10和电吸收调制器(electroabsorption modulator，EAM)11。该器件一般包括半导体块，该半导体块具有后表面或刻面12、与之相对的前表面或刻面13以及在它们之间形成的光学腔。前刻面和后刻面通常都为切割的。该腔传统上包括介于p型或n型半导体材料层(分别以15和16示出)之间的有源层14。一个或多个涂层，例如抗反射(anti
‑
reflection，AR)或高反射(high reflection，HR)涂层，可以被应用于前刻面和后刻面以提供预定反射率。在分布式反馈(distributed feedback，DFB)激光器中，布拉格光栅充当其中至少一个面的波长选择元件并提供反馈，将光反射回腔中以形成谐振器。DFB的后表面一般涂布有HR涂层以增强功率输出。在EAM中，发射面处的前刻面一般涂布有AR涂层以减少刻面反射。在一些实施方式中，EML可替代性地包括分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)激光器以代替DFB激光器。
[0004]在EML中，激光器和EAM之间的隔离通常通过蚀刻掉衬底顶层约1.0至2.5μm的深度(以17示出)或通过离子注入来实现。
[0005]通常，电吸收调制激光器利用量子限制斯塔克效应(quantum confined Stark effect，QCSE)来改变器件的吸收。当外部电场施加到该器件时，电子态转移到较低能级，而空穴态转移到较高的能级，增加了在激射波长的允许光吸收。此外，电子和空穴被转移到阱的相对两侧，如此降低了重叠积分，从而降低了系统的复合效率。QCSE允许快速打开和关闭光通信信号，以便光可以作为“0”和“1”信号传输通过器件。
[0006]EML器件的DFB和EAM段传统上使用对接耦合(butt
‑
couple，BC)工艺连接，由此EAM段在晶片上过度生长。DFB和EAM段通过蚀刻掉顶部p掺杂或n掺杂层或通过离子注入而彼此电隔离。使用BC工艺将EAM段连接到DFB段，EAM段的有源区沿着波导具有相同的多量子阱(multiple quantum well，MQW)带隙能量。
[0007]通过Kramers
‑
Kronig关系，已知EML中吸收的变化可导致折射率的变化，以及传播通过器件的光波的频率的偏移。这被称为频率啁啾。频率啁啾会导致基于光纤的通信系统的传输性能下降，特别是在高波特率下。
[0008]常规EML器件可能遭受正频率啁啾，这导致较差的传输性能。这可能是由于光纤色散导致的增强的脉冲展宽。啁啾可以在高偏置水平下得到改善，但这可能导致高插入损耗。
[0009]之前已经提出使用双段EML结构，如图2(a)和图2(b)所示，其可以通过数据和数据
条(data
‑
bar)调制来修正EML啁啾。这种器件具有DFB段20。具有MQW2的第一调制器段EAM1 21在长度或偏置条件上不同于具有MQW3或体(bulk)的EAM2 22，或者EAM2对于MQW3/体可以具有不同的带隙能量。虽然双段电吸收调制器EML可以改善频率啁啾，但当MQW2和MQW3具有不同的带隙能量时，这种器件的制造一般需要两个EAM段的两次对接耦合过度生长。
[0010]段EAM1 21和EAM2 22可以具有相同的有源成分(MQW)但具有不同的偏置条件，但消光比(extinction ratio，ER)可能会受到影响。
[0011]希望开发一种不易出现此类问题的器件。

技术实现思路

[0012]提供了一种电吸收调制激光器，具有第一表面、第二表面、光学腔以及有源区，其中，所述光学腔由半导体衬底限定并且具有在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的长度，所述有源区被配置用于将电荷注入所述腔中并且沿着所述腔的长度在相应距离处具有有效带隙能量，所述电吸收调制激光器包括第一调制器段和第二调制器段，所述第一调制器段在第一位置和第二位置之间延伸并且包括所述有源区的第一部分，所述第二调制器段在所述第二位置和第三位置之间延伸并包括所述有源区的第二部分；
[0013]其中，所述有源区的所述第一部分在邻近所述第一位置处的带隙能量高于在邻近所述第二位置处的带隙能量。
[0014]所述电吸收调制激光器可以包括与所述第一调制器段光学耦合的分布式反馈激光器。
[0015]所述有源区的第一部分的带隙能量可由于所述有源区的所述第一部分的组分的变化而沿着所述腔在各个距离处变化。
[0016]当向所述激光器施加电流时，由于所述光学腔的半导体层的掺杂浓度和/或所述有源区的第一部分的厚度的变化，所述有源区的所述第一部分的电场可沿着所述腔在各个距离处变化。
[0017]所述第三位置可以位于所述第二表面。所述器件可以被配置为使得所述第二表面是所述器件的发射面。这可以允许器件与其它光学功能结构集成。例如，Mach
‑
Zehnder调制器，或放大器
[0018]所述第一调制器段和所述第二调制器段可以彼此电隔离。这可以允许独立地控制第一调制器段和第二调制器段。
[0019]所述第一调制器段和所述第二调制器段可以被配置为由共同的驱动器调制。
[0020]所述第一调制器段可以是数据调制的，以及所述第二调制器段可以是数据条调制的。
[0021]所述有源区的所述第二部分在邻近所述第二位置处的带隙能量可以与在所述第三位置处的带隙能量基本相同。
[0022]所述有源区的第一部分的平均带隙能量可以低于所述有源区的所述第二部分的平均带隙能量。
[0023]所述第二表面可以涂布有抗反射涂层。这可以减少器件中的刻面反射。这可以提高器件的性能。
[0024]所述有源区可以在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的方向上伸长。
[0025]所述器件还可以包括与所述光学腔一起延伸的波导，用于诱导所述腔中的光沿着所述腔的长度传播。这可以有效地允许发射的光沿着腔传播。
[0026]所述波导可以具有基本恒定的宽度。这可便于器件制造。
[0027]第二调制器段可以包括波导的一部分。波导的该部分可以相对于波导的其余部分弯曲或成角度。这可以减少电吸收调制激光器的第二表面处的刻面反射。
[0028]所述波导可具有0.5μm至3.0μm之间的宽度。这可以允许相应地选择波导的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电吸收调制激光器，具有第一表面、第二表面、光学腔以及有源区，其中，所述光学腔由半导体衬底限定并且具有在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的长度，所述有源区被配置用于将电荷注入所述腔中并且沿着所述腔的长度在相应距离处具有有效带隙能量，所述电吸收调制激光器包括：第一调制器段，所述第一调制器段在第一位置和第二位置之间延伸并且包括所述有源区的第一部分；以及第二调制器段，所述第二调制器段在所述第二位置和第三位置之间延伸并包括所述有源区的第二部分；其中，所述有源区的所述第一部分在邻近所述第一位置处的带隙能量高于在邻近所述第二位置处的带隙能量。2.根据权利要求1所述的电吸收调制激光器，其中，所述电吸收调制激光器包括与所述第一调制器段耦合的分布式反馈激光器。3.根据权利要求1或权利要求2所述的电吸收调制激光器，其中，所述有源区的第一部分的带隙能量由于所述有源区的所述第一部分的组分的变化而沿着所述腔在各个距离处变化。4.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中，当向所述激光器施加电流时，由于所述光学腔的半导体层的掺杂浓度和/或所述有源区的第一部分的厚度的变化，所述有源区域的所述第一部分的电场沿着所述腔在各个距离处变化。5.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中所述第三位置位于所述第二表面。6.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中，所述器件被配置为使得所述第二表面是所述器件的发射面。7.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中，所述第一调制器段和所述第二调制器段彼此电隔离。8.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中，所述第一调制器段和所述第二调制器段被配置为由共同的驱动器调制。9.根据前述权利要求中任一项所述的电吸收调制激光器，其中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：