分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法技术

本发明专利技术公开了分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法，包括：一个半导体基材，沉积在半导体基材上、且与半导体基材相同导电材料的下包覆层，沉积在下包覆层上、且含有脊波导和多量子阱增益层的半导体有源层，沉积在半导体有源层上的上包覆层，沉积在上包覆层上的半导体覆盖层，以及沉积在半导体覆盖层上的导电层；所述导电层具有非金属化区域，形成三个无电流注入区；所述半导体有源层内布设有一衍射光栅区域；所述衍射光栅区域内布设有一相移光栅；所述三个无电流注入区，其位置分别为激光二极管前端面附近、后端面附近及相移光栅的正上方；所述无电流注入区与沿脊波导分布的边模峰值位置重合。模峰值位置重合。模峰值位置重合。

【技术实现步骤摘要】
分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法。

技术介绍

[0002]在光通领域中，很多器件都需要降低相对强度噪声（Relative Intensity Noise, RIN）以及与之相关的噪声系数（Noise Figure，NF），并且RIN与NF通常为常数偏移关系。例如：对于法布里－佩罗激光器（Fabry
‑
Perot laser），人们通过增加谐振腔腔长或提高端面的反射率以减小RIN；而对于分布式反馈激光器（Distributed Feedback laser），人们更多的是采用提高光栅耦合强度的方式来降低RIN。而对于特定驱动电流，通过优化最大输出光功率亦能够降低RIN。具体优化方式为低阈值电流、高斜边效率和高电光转化效率的组合。
[0003]另外，如模拟分布式反馈激光二极管通常要求在10MHz到3GHz的频率范围内都具有很低的RIN。在此频域范围内，噪声系数由光谱内的边模竞争决定，因此，提高器件的边摸抑制比可以有效的降低RIN并进一步降低低频域的噪声系数。
[0004]但是，现有技术的啁啾相移光栅设计可以在光栅强度较高的前提下达到较高（约80%）的单模良率，其仿真测试如图1所示，其含有五条曲线，其分别是2倍、3倍、4倍、5倍和6倍的阈值电流。从图中可以看出，较高的光栅强度有利于降低RIN，提高器件的高速特性，但是，截止目前，现有技术中暂时还没有办法能够进一步提高边摸抑制比，业界仍面临着20%的低边摸抑制比损耗。
[0005]因此，急需要提出一种结构简单、提高边摸抑制比的分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供分布式反馈半导体激光二极管、应用及制备方法，本专利技术采用的技术方案如下：第一部分，本技术提供了分布式反馈半导体激光二极管，其包括：包括：一个半导体基材，沉积在半导体基材上、且与半导体基材相同导电材料的下包覆层，沉积在下包覆层上、且含有脊波导和多量子阱增益层的半导体有源层，沉积在半导体有源层上的上包覆层，沉积在上包覆层上的半导体覆盖层，以及沉积在半导体覆盖层上的导电层；所述导电层具有非金属化区域，且形成三个无电流注入区；所述半导体有源层内布设有一衍射光栅区域；所述衍射光栅区域内布设有一相移光栅；三个所述无电流注入区分别位于半导体基材的前端面上部、相移光栅的正上方和半导体基材的后端面上部；所述无电流注入区与沿脊波导分布的边模峰值区域重合。
[0007]第二部分，本技术提供了一种分布式反馈半导体激光二极管的应用，所述分布式反馈半导体激光二极管为埋层式异质结构和/或脊波导结构。
[0008]第三部分，本技术提供了一种分布式反馈半导体激光二极管的制备方法，其包括
以下步骤：提供一个半导体基材；在所述半导体基材上沉积与半导体基材相同导电材料的下包覆层；在所述下包覆层上沉积含有脊波导和多量子阱增益层的半导体有源层；在所述半导体有源层上沉积一上包覆层；在所述上包覆层上沉积一半导体覆盖层；以及在半导体覆盖层上沉积一导电层；所述半导体有源层内布设有一衍射光栅区域；所述衍射光栅区域内布设有一相移光栅；所述导电层具有非金属化区域，且形成三个无电流注入区；三个所述无电流注入区分别位于半导体基材的前端面上部、相移光栅的正上方和半导体基材的后端面上部；所述无电流注入区与沿脊波导分布的边模峰值区域重合。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术巧妙地在具有相移光栅的DFB激光器上增加一段无电流注入区域，有效地提高边摸抑制比；本专利技术在激光器谐振腔边模强度最大处引进损耗区，并且通过研究光模损耗和沿谐振腔长方向的纵向光模强度变化，证实边摸抑制比良率得到有效提高。综上所述，本专利技术具有结构简单、提高边摸抑制比等优点，在半导体
具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0011]图1为本专利技术中当光栅强度为3时相移啁啾光栅的单模良率的仿真示意图。
[0012]图2为本专利技术的结构示意图。
[0013]图3为本专利技术的仿真基模曲线图。
[0014]图4为本专利技术中激光二极管沿谐振腔长方向的材料增益对比图。
[0015]图5为本专利技术中激光二极管沿谐振腔长方向的折射率对比图。
[0016]图6为本专利技术中一阶光模仿真曲线图。
[0017]图7为本专利技术中二阶光模仿真曲线图。
[0018]图8为本专利技术中不同无电流注入区长度对边摸抑制比的仿真图。
[0019]图9为本专利技术中不同无电流注入区长度对阈值电流的仿真图。
[0020]图10为本专利技术中不同无电流注入区长度对输出光功率的仿真图。
[0021]图11为本专利技术中噪声系数在频域内的仿真结果。
[0022]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：1、半导体基材；2、高反膜；3、下包覆层；4、相移光栅；5、半导体有源层；6、上包覆层；7、半导体覆盖层；8、导电层；9、通透膜；10、衍射光栅区域。
具体实施方式
[0023]为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术
作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]本实施例中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
[0025]本实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。
[0026]在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0027]在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
[0028]如图2至图11所示，本实施例提供了分布式反馈半导体激光二极管，本实施例解决现有技术中啁啾相移光栅在光栅强度较高的前提下达到只能达到约80%的单模良率的技术问题，本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分布式反馈半导体激光二极管，其特征在于，包括：一个半导体基材，沉积在半导体基材上、且与半导体基材相同导电材料的下包覆层，沉积在下包覆层上、且含有脊波导和多量子阱增益层的半导体有源层，沉积在半导体有源层上的上包覆层，沉积在上包覆层上的半导体覆盖层，以及沉积在半导体覆盖层上的导电层；所述导电层具有非金属化区域，且形成三个无电流注入区；所述半导体有源层内布设有一衍射光栅区域；所述衍射光栅区域内布设有一相移光栅；三个所述无电流注入区分别位于半导体基材的前端面上部、相移光栅的正上方和半导体基材的后端面上部；所述无电流注入区与沿脊波导分布的边模峰值区域重合。2.根据权利要求1所述的分布式反馈半导体激光二极管，其特征在于，所述半导体基材与半导体有源层为异性导电材料；所述半导体有源层、上包覆层、半导体覆盖层和导电层为相同导电材料。3.根据权利要求1或2所述的分布式反馈半导体激光二极管，其特征在于，所述半导体有源层为AlGaInAsP合金。4.根据权利要求1或2所述的分布式反馈半导体激光二极管，其特征在于，所述半导体有源层设置有产生单纵模的含有相移光栅的衍射光栅。5.根据权利要求4所述的分布式反馈半导体激光二极管，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，
申请(专利权)人：上海三菲半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：