【技术实现步骤摘要】
本公开涉及光通信领域，特别是涉及一种半导体激光器及其制备方法。
技术介绍
1、半导体激光器在通讯、激光器雷达和传感等领域作为不可或缺的单色光源有着广泛的应用，但是传统的激光器由于自身的正反馈放大过程，对反射尤为敏感，即便是-20db的外部反射进入激光器也会导致相干坍缩。目前，在实际应用中，多数半导体激光器需要隔离器才能够稳定工作，但是采用隔离器会使得封装更加复杂，器件的尺寸增大，成本增加。
2、因此，如何不需要隔离器来提升半导体激光器的抗反射能力，使激光器在较大的反射下也能够稳定工作，是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种半导体激光器及其制备方法，不需要隔离器即可有效提升半导体激光器的抗反射能力，使激光器在较大的反射下也能够稳定工作。
2、根据本公开实施例的一个方面，提供一种半导体激光器。半导体激光器包括：光波导、光栅层、模场调节层、第一接触层以及第二接触层。光波导包括层叠设置的第一型限制层、有源增益层和第二型限制层。光栅层设置于第二型限制层向上背离有源增益层的一侧，用于实现光分布反馈，以及调节外部反射光。模场调节层设置于第一型限制层向下背离有源增益层的一侧，用于调节半导体激光器的模场向下远离光栅层。第一接触层设置于光栅层向上背离第二型限制层的一侧。第二接触层设置于模场调节层向下背离第一型限制层的一侧。
3、本公开实施例中，光波导作为半导体激光器中光传输主体，于光波导的上下两侧分别设置模场调节层和光栅层之后，可以基于模场调节
4、此外，本公开实施例还可以基于模场调节层有效扩大光波导的模场，从而减小半导体激光器的远场发散角。
5、由上，本公开实施例在半导体激光器的光波导两侧分别设置模场调节层和光栅层，可以基于模场调节层和光栅层二者之间的相互影响，有效降低半导体激光器对反射光的敏感度，从而有效提升了半导体激光器的抗反射能力，使得半导体激光器即使不需要隔离器，也能在较大的反射光影响下也能够稳定工作，以用于高速光通信传输。
6、在一些实施例中，光栅层包括啁啾光栅。啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿光波导的光传输方向变化。
7、在一些实施例中，啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿光波导的光传输方向呈阶梯变化。
8、在一些实施例中，模场调节层的折射率大于第一型限制层。
9、在一些实施例中，模场调节层包括无源波导扩展层。
10、在一些实施例中，模场调节层的材料包括金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物。
11、在一些实施例中，光波导还包括：上包覆层和下包覆层。上包覆层设置于所述第二型限制层和所述光栅层之间。下包覆层设置于所述第一型限制层和所述模场调节层之间。其中，半导体激光器还包括：衬底、缓冲层和盖层。模场调节层设置于衬底的上侧，第二接触层设置于衬底的下侧。缓冲层设置于衬底和模场调节层之间。盖层设置于上包覆层向上背离第二型限制层的一侧，并覆盖光栅层并填充光栅层内的各狭缝。
12、根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种半导体激光器的制备方法，用于制备获得上述一些实施例中的半导体激光器。该制备方法包括：提供衬底，于衬底的上侧形成模场调节层；于模场调节层向上背离衬底的一侧形成光波导；所述光波导包括沿向上背离模场调节层的方向层叠设置的第一型限制层、有源增益层和第二型限制层；于第二型限制层向上背离有源增益层的一侧形成光栅层；于衬底的下侧形成第二接触层。其中，模场调节层用于调节半导体激光器的模场向下远离光栅层。光栅层用于实现光分布反馈，以及调节外部反射光。
13、本公开实施例中，半导体激光器的制备方法如上，该半导体激光器的制备方法所能实现的技术效果与前述实施例中半导体激光器所能具有的技术效果相同，此处不再详述。
14、在一些实施例中，光栅层包括啁啾光栅。于第二型限制层向上背离有源增益层的一侧形成光栅层，包括步骤如下：
15、于第二型限制层向上背离有源增益层的一侧形成光栅材料层；
16、于光栅材料中形成光栅曝光图案，光栅曝光图案包括间隔排布的多个狭缝投影；
17、对衬底进行分区域加热，使得位于不同区域的光栅材料层分别具有不同的温度；
18、基于各狭缝投影，对不同区域具有不同温度的光栅材料层进行湿法刻蚀，以使保留的光栅材料层构成啁啾光栅。
19、在一些实施例中，所述对衬底进行分区域加热，使得位于不同区域的光栅材料层分别具有不同的温度，包括：将衬底向下背离光栅材料层的表面放置于具有温度梯度的加热板表面，使得光栅材料层的温度沿各区域的排列方向具有温度梯度。
20、在一些实施例中，所述于光栅材料层中形成光栅曝光图案，还包括：采用全息曝光或者电子束曝光的方式，于光栅材料层中形成均匀分布的多个狭缝投影；其中，不同区域的啁啾光栅的光栅周期相同。
21、本公开实施例中，光栅材料层的温度梯度可以由加热板上不同区域的不同的热源来控制。如此，通过控制加热板上的温度梯度，可以在湿法刻蚀光栅材料层时对应控制光栅材料层的刻蚀厚度，以得到光栅耦合系数不同的啁啾光栅。本公开实施例提供的半导体激光器的制备方法实现简单，容易控制，且不需要执行改变光栅周期、改变波导的宽度及弯曲波导等操作。
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1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述光栅层包括啁啾光栅；所述啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿所述光波导的光传输方向变化。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿所述光波导的光传输方向呈阶梯变化。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层的折射率大于所述第一型限制层。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层包括无源波导扩展层。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层的材料包括金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体激光器，其特征在于，所述光波导还包括：
8.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述光栅层包括啁啾光栅；所述于所述第二型限制层向上背离所述有源增
10.根据权利要求9所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述对所述衬底进行分区域加热，使得位于不同区域的所述光栅材料层分别具有不同的温度，包括：
11.根据权利要求9所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述于所述光栅材料层中形成光栅曝光图案，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述光栅层包括啁啾光栅；所述啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿所述光波导的光传输方向变化。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述啁啾光栅的光栅周期、光栅耦合系数或厚度中的至少一种沿所述光波导的光传输方向呈阶梯变化。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层的折射率大于所述第一型限制层。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层包括无源波导扩展层。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，所述模场调节层的材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：程宁，
申请(专利权)人：苏州旭创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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