回音壁-FP-侧向光栅耦合腔半导体激光器制造技术

本发明专利技术提供了一种回音壁

【技术实现步骤摘要】
回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器


[0001]本专利技术涉及半导体光电子
，尤其涉及一种回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器。

技术介绍

[0002]模式稳定的高功率窄线宽半导体激光器在光通信、光信息处理和光子集成电路等中具有重要的应用，回音壁
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FP耦合微腔半导体激光器能够实现高边模抑制比的单模工作、较高的光纤耦合输出效率及波长可调谐等特性，且具有高品质因子、易于集成、制备成本低等优点。
[0003]回音壁型半导体微腔激光器利用光线在侧壁的全内反射形成谐振模式，具有小模式体积、高品质因子、低阈值、低功耗和易于集成等优点。但是由于其体积较小，输出功率较低，难以满足单片或片上集成光路中的光传输、光转换和数据处理。
[0004]利用回音壁微腔作为FP腔的一个选择性等效反射端面，与FP腔集成，形成耦合微腔结构，能够实现功率在毫瓦量级的单模激光输出。由于回音壁微腔存在较宽且杂乱的反射谱，与FP腔耦合时激射波长存在不确定性，而且随着注入电流的变化，激射波长会在不同的FP模式或者回音壁模式间发生跳变；此外，由于FP腔中的纵模间隔与腔长成反比，且回音壁腔有较宽的反射谱，FP腔过长容易导致在回音壁腔的一个反射谱包络内的多模激射，限制了FP的腔长，从而限制了增益的进一步提高，不利于实现稳定的单模、高功率、窄线宽激光输出，在光通信、光信息处理和光子集成电路等中的应用中仍然存在着困难。
[0005]因此，有必要专利技术一种小体积、低功耗、低成本、稳定单模激射的耦合微腔半导体激光器，进而实现高功率窄线宽的激光输出。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了能够至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的一个方面提供了一种回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，包括：N面电极；下接触层，形成在所述N面电极上；N型衬底，形成在所述下接触层上；回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔，形成在所述N型衬底上，所述回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔包括：回音壁型微腔；FP型微腔，一端与所述回音壁型微腔连接；侧向光栅，与所述FP型微腔的另一端连接；其中，回音壁型微腔、FP型微腔和侧向光栅波导均为叠层结构，由下到上依次包括N型限制层、有源层、P型限制层、P型盖层、上接触层和P面电极。
[0008]根据本专利技术的实施例，其中，回音壁型微腔在所述N型衬底上的正投影的形状包括圆盘型、圆环形、椭圆形、多边形、弧边多边形等。
[0009]根据本专利技术的实施例，其中，回音壁型微腔为深刻蚀结构，所述深刻蚀结构的刻蚀深度大于4.5μm。
[0010]根据本专利技术的实施例，激光从所述FP型微腔进入所述回音壁型微腔后在所述回音
壁型微腔中反射后能够部分返回所述FP型微腔中，从而形成耦合模式。
[0011]根据本专利技术的实施例，其中，所述FP型微腔在所述N型衬底上的正投影的形状包括条状。
[0012]根据本专利技术的实施例，其中，所述FP型微腔为深刻蚀波导，所述深刻蚀波导的刻蚀深度大于4.5μm；或着，所述FP型微腔为脊波导结构。
[0013]根据本专利技术的实施例，其中，侧向光栅与所述FP型微腔的侧向形成耦合光栅结构。
[0014]根据本专利技术的实施例，其中，侧向光栅满足布拉格条件，单个周期长度为其中m为光栅阶数，λ
B
为布拉格波长，n
eff
为有源层中模式有效折射率。
[0015]根据本专利技术的实施例，其中，侧向光栅在布拉格波长处具有最大反射率，其中，激光从所述FP型微腔进入所述侧向光栅，波长在布拉格波长处的光被部分反射回所述型微FP腔。
[0016]根据本专利技术的实施例，其中，侧向光栅的周期数与反射率满足公式：
[0017][0018]其中，R表示反射率，Δβ表示失谐波矢，Λ表示单个光栅周期长度，P表示光栅周期数。
[0019]根据本专利技术的实施例，一种回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，还包括：
[0020]第一电隔离槽，设置在所述FP型微腔的P型盖层和所述回音壁型微腔的P型盖层的连接处的上表面上；
[0021]第二电隔离槽，设置在所述FP型微腔的P型盖层和所述侧向光栅的的P型盖层连接处的上表面上；
[0022]其中，所述第一电隔离槽和所述第二电隔离槽适用于对所述回音壁型微腔、所述FP型微腔和所述侧向光栅进行电隔离以便于进行电流控制。
[0023]基于上述技术方案可知，本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果：
[0024](1)本专利技术提供的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，回音壁微腔具有特定的反射率谱，通过将回音壁微腔高品质因子模式的波长设定为侧向耦合光栅的布拉格波长，从而确定光栅的单个周期长度，布拉格波长处的光被回音壁微腔和侧向光栅反射，形成高品质因子的谐振模式，实现模式稳定的单模激射，有利于实现激光器线宽压窄；
[0025](2)本专利技术提供的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，减弱甚至消除了回音壁
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FP耦合腔激光器为实现单模激射对FP腔长的限制，因此可以大幅度增加FP腔长，从而提高激光器的增益，提高模式光子数密度，有利于实现高功率窄线宽激光输出；
[0026](3)本专利技术提供的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，通过设计光栅的周期数可以控制侧向光栅的反射率，根据实际需要细致设计光栅周期数有利于提高激光器输出效率和保持耦合腔高品质因子；
[0027](4)本专利技术提供的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器中，回音壁微腔与FP型微腔、FP型微腔与侧向光栅结构直接对接，实现高效稳定耦合，工作稳定性好；
[0028](5)本专利技术提供的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器能够实现模式稳定的单模输出，具有体积小、制备工艺简单、成品率高、成本低等优点，在光通信、光信息处理和光子集成电路等中具有重要的应用。
附图说明
[0029]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器立体结构示意图；
[0030]图2示意性示出了根据本专利技术实施例的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器二维平面俯视示意图；
[0031]图3(a)示意性示出了本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特征在于，包括：N面电极；下接触层，形成在所述N面电极上；N型衬底，形成在所述下接触层上；回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔，形成在所述N型衬底上，所述回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔包括：回音壁型微腔；FP型微腔，一端与所述回音壁型微腔连接；侧向光栅，与所述FP型微腔的另一端连接；其中，所述回音壁型微腔、所述FP型微腔和所述侧向光栅均为叠层结构，由下到上依次包括N型限制层、有源层、P型限制层、P型盖层、上接触层和P面电极。2.根据权利要求1所述的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特征在于，所述回音壁型微腔在所述N型衬底上的正投影的形状包括圆盘型、圆环形、椭圆形、多边形、弧边多边形等。3.根据权利要求1所述的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特征在于，所述回音壁型微腔为深刻蚀结构，所述深刻蚀结构的刻蚀深度大于4.5μm。4.根据权利要求1所述的回音壁
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特征在于，激光从所述FP型微腔进入所述回音壁型微腔后在所述回音壁型微腔中反射后能够部分返回所述FP型微腔中，从而形成耦合模式。5.根据权利要求1所述的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特征在于，所述FP型微腔在所述N型衬底上的正投影的形状包括条状。6.根据权利要求1所述的回音壁
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FP
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侧向光栅耦合腔半导体激光器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：绳梦伟，黄永箴，郝友增，王玮，杨跃德，肖金龙，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：