一种单片集成正方形-FP耦合腔激光器阵列及制备方法技术

本公开提供一种单片集成正方形

【技术实现步骤摘要】
一种单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列及制备方法


[0001]本公开涉及半导体光电子
，具体涉及一种单片集成正方形
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法布里
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珀罗(FP)耦合腔激光器阵列及制备方法。

技术介绍

[0002]光纤数据通信系统中，快速增长的巨大信息容量要求局域网传输越来越高的比特速率，为了满足对大带宽和高速光通信日益增长的需求，电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)在2010年公布了40G和100G以太网数据通讯标准。在发射器这一端，电吸收调制激光器(Electro
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absorption modulated laser，EML)和直接调制激光器(Directly modulated laser，DML)已经开发出来，与EML相比，DML具有体积更小、成本更低、功耗更低、制造工艺更简单等优点，可用于实现低成本发射器。由于高速直调分布反馈(Distributed feedback，DFB)激光器具有尺寸小、成本低、功耗低等优势，非常适于作为短距离/中距离传输的发射光源，因此激射波长为1.31μm的四通道高速直调DFB激光器阵列成为标准的首选发射源。4
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25Gbit/s高速直接调制分布式反馈(DFB)激光器阵列通过使用对接再生结构用于有源和无源部件的过渡并使用多模干涉(MMI)耦合器合波。利用有源分布式反射器DFB(ADR
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DFB)激光器实现了4
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28Gbit/s高速直接调制激光器阵列。采用优化的选择性区域生长方法得到四通道DFB激光器阵列，可以实现40Gb/s的数据传输。但是这些技术在制造过程中比较复杂，需要寻找更简单的制造步骤。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]针对上述问题，本公开提供了一种单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列及制备方法，用于至少部分解决传统半导体激光器难以实现大范围的波长调谐、制备工艺复杂等技术问题。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开一方面提供了一种单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，包括：激光器阵列，其中每个激光器包括一个正方形回音壁微腔角向连接一个FP腔的第一端，每个正方形回音壁微腔的尺寸不同，每个FP腔的尺寸相同；多模干涉耦合器用于将激光器阵列的激光进行合波后输出；弯曲波导，其一端与FP腔的第二端连接，其另一端与多模干涉耦合器连接。
[0007]进一步地，正方形回音壁微腔的边长形成等差数列。
[0008]进一步地，每个FP腔之间的间隔g为250μm。
[0009]进一步地，正方形回音壁微腔、FP腔的深度h的范围为4～5μm。
[0010]进一步地，激光器阵列包括四通道、八通道、十六通道。
[0011]进一步地，正方形回音壁微腔包括电触发结构。
[0012]进一步地，正方形回音壁微腔和FP腔的衬底包括三族、五族元素组成的材料。
[0013]进一步地，正方形回音壁微腔和FP腔的有源层包括量子阱、量子线和量子点中的一种。
[0014]进一步地，弯曲波导与FP腔的连接处设有空隙，空隙的长度为1～1.5μm，空隙的宽度与FP腔的宽度相同。
[0015]本公开另一方面提供了一种单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列的制备方法，包括：S1，在外延片上光刻腔体，腔体包括激光器阵列、多模干涉耦合器和弯曲波导，其中，激光器阵列中每个激光器包括一个正方形回音壁微腔角向连接一个FP腔的第一端，每个正方形回音壁微腔的尺寸不同，每个FP腔的尺寸相同；多模干涉耦合器用于将激光器阵列的激光进行合波后输出；弯曲波导的一端与FP腔的第二端连接，其另一端与多模干涉耦合器连接；S2，继续ICP刻蚀腔体；S3，BCB填平及刻蚀；S4，在正方形回音壁微腔和FP腔之间刻蚀隔离槽；S5，蒸镀电极，得到单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列。
[0016](三)有益效果
[0017]本公开提供的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，通过结合正方形回音壁微腔和FP腔形成强模式耦合，进一步通过控制正方形回音壁微腔的尺寸改变基模模式的光程，达到激射波长等间隔移动的目的，从而实现整个激光器阵列的波长等间隔调谐。本公开的半导体激光器波长调谐范围大，制作工艺简单，工艺步骤少，成本低。
附图说明
[0018]图1示意性示出了根据本公开实施例中单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列的结构示意图；
[0019]图2示意性示出了根据本公开实施例中单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列的显微镜图；
[0020]图3(a)示意性示出了根据本公开实施例中弯曲波导的示意图；
[0021]图3(b)示意性示出了根据本公开实施例中弯曲波导的损耗与弯曲半径的关系图；
[0022]图4(a)示意性示出了根据本公开实施例中多模干涉耦合器的示意图；
[0023]图4(b)示意性示出了根据本公开实施例中多模干涉耦合器仿真得到的光沿波导传输方向的模场分布图；
[0024]图5示意性示出了根据本公开实施例中每个通道的输出光耦合到单模光纤的功率
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FP腔电流0～100mA下的曲线图；
[0025]图6示意性示出了根据本公开实施例中的光谱图；
[0026]图7示意性示出了根据本公开实施例中25Gb/s的大信号眼图。
具体实施方式
[0027]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0028]本公开中，除了特别指明者之外，具备“一”组件不限于具备单一的该组件，而可具备一或更多的该组件。再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”及“第二”等的用词，以修饰权利要求的组件，其本身并不意含或代表该组件有任何之前的序数，也不代表某一组件与另一组件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命
名的一组件得以和另一具有相同命名的组件能作出清楚区分。
[0029]于本公开中，“包含”、“含有”、“具有”等词为开放式词语，因此其应被解释为“含有但不限定为
…”
之意。因此，当本公开的描述中使用术语“包含”、“含有”及/或“具有”时，其指定了相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在，但不排除一个或多个相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在。
[0030]于本公开中，用语“范围为第一数值至第二数值”、“范围介于第一数值至第二数值之间”表示所述范围包含第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。
[0031]本公开的实施例提供了一种单片集成正方形
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FP耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，包括：激光器阵列，其中每个激光器包括一个正方形回音壁微腔角向连接一个FP腔的第一端，每个所述正方形回音壁微腔的尺寸不同，每个所述FP腔的尺寸相同；多模干涉耦合器用于将激光器阵列的激光进行合波后输出；弯曲波导，其一端分别与所述FP腔的第二端连接，其另一端与所述多模干涉耦合器连接。2.根据权利要求1所述的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，所述正方形回音壁微腔的边长形成等差数列。3.根据权利要求2所述的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，每个所述FP腔之间的间隔g为250μm。4.根据权利要求3所述的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，正方形回音壁微腔、FP腔的深度h的范围为4～5μm。5.根据权利要求1所述的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列包括四通道、八通道、十六通道。6.根据权利要求1所述的单片集成正方形
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FP耦合腔激光器阵列，其特征在于，所述正方形回音壁微腔包括电触发结构。7.根据权利要求1所述的单片集成正方形
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇涛，张振宁，李建成，肖金龙，杨跃德，黄永箴，
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：