本发明专利技术提供一种与MGVI设计和制造方法完全兼容的LCSEG-DFB激光器，用于多功能PIC内的单增长单片集成电路。其包括台面形式的激光器PIN结构，从上发射层顶面通过有源，假定为MQW、增益区向下蚀刻至下发射器顶面。下部电触头邻近台面设置，台面设在下发射层，上接触带设在台面顶部上的上发射层。从台面顶面、上接触带之间，穿过上发射层，向下蚀刻入SCH层，限定/蚀刻成了SEG。SCH结构提供了垂直约束，台面底部中的侧面提供了横向约束。导模通过垂直翼穿透SEG及与SEG消散消散场耦合实现与SEG的相互作用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种与MGVI设计和制造方法完全兼容的LCSEG-DFB激光器，用于多功能PIC内的单增长单片集成电路。其包括台面形式的激光器PIN结构，从上发射层顶面通过有源，假定为MQW、增益区向下蚀刻至下发射器顶面。下部电触头邻近台面设置，台面设在下发射层，上接触带设在台面顶部上的上发射层。从台面顶面、上接触带之间，穿过上发射层，向下蚀刻入SCH层，限定/蚀刻成了SEG。SCH结构提供了垂直约束，台面底部中的侧面提供了横向约束。导模通过垂直翼穿透SEG及与SEG消散消散场耦合实现与SEG的相互作用。【专利说明】垂直耦合表面蚀刻光栅分布反馈激光器
本专利技术属于半导体激光器领域，尤其涉及光子集成电路中所使用的分布反馈激光器的设计。
技术介绍
II1-V族半导体激光二极管是近红外波段范围内相干辐射最有效、最小巧的来源。因此，II1-V族半导体激光二极管是在基于石英光纤的光通信系统中的不二选择。石英光纤具有透明的窗口，射入这些II1-V族半导体激光二极管的发射范围内。然而，对于所有激光二极管，获得光学增益的基本原理都是一样的，并与由向正向偏压PIN结输入电流而引起的自由载流子群的倒转有关。半导体激光器设计的不同主要在于光腔的解决方法。最常见且最优选的解决方法之一就是分布反馈(DFB)腔。DFB腔为激光器设计者带来了许多好处，包括提供动态单频产生的可能性，能在通过平板印刷术构建过程中控制激光频率，以及通过光波导、调制器和其他波导光器件实现单片化的可行性。因此，拥有DFB腔的半导体激光二极管(以下简称DFB激光器)已经成为先进的光通信系统的激光源的一种选择。同时，DFB激光器是一种可以解决光子集成电路(PIC)问题的片上激光光源。PIC将光电路上不同的有源和无源波导功能性元件单独整合到一个半导体基底上。在先进的光网络背景下，不管是本地接入还是长途应用，这些动态单频DFB激光器在整个网络上均得到普遍使用，该系统只需低频芯片(如通过弥散型纤维进行的高速长途传送)或是固定的载波频率(如高密度波分多路复用)或者两者兼有。因此，DFB激光器是电信市场上需求最大、产量也最大的光学器件。电信市场上大多数DFB激光器都工作在1550nm或者1310nm的波长窗口，分别对应于石英光纤的最小损耗和最小弥散光谱范围。选择的材料系统一般包含这些波长窗口，成为II1-V族磷化铟(InP)化合物半导体(以下简称II1-V族半导体)。从PIC角度来说，DFB激光器是种很有吸引力的设计选择。它不仅有动态单频运行的优势，而且很适合与其他波导组件实现单片整合。有源组件(如电吸附调制器)和无源组件(模式转换器)整合在同一个半导体基底上。这一半导体基底是个激光器，附有一个剖面的腔，如法布里珀罗激光器(FB)。在如今光通信系统的大多数应用中，拥有激光源的PIC与单机激光器类似，需要在1550nm或是1310nm的波长窗口里运行，使得InP以及相关II1-V族半导体自然地分别成为PIC的基底和材料系统的选择。尽管覆盖以上重要通信光谱窗口的单机InP基DFB激光器已经进入大量生产的阶段，但是为片上光源提供激光器的InP基PIC依然处于萌芽状态。至今只有少数公司进行这样的生产。一部分原因在于光集成本身的难度，但主要原因在于无法经济有效地进行光集成，不仅使PIC很难与微光学集成电路或混合集成电路竞争，而且动态地缩小了这些PIC的市场机会。因此，设计和制造可以兼容InP材料系统中高性价比单片光集成的DFB激光器，依然是PIC技术向大规模商业化和部署的道路上急需解决的重要问题。DFB激光腔的工作原理基于光波导中多波束干扰，光波导从导波开始周期性地对有效折射率进行调制，以下简称波导布拉格光栅。更具体来讲，从布拉格光栅中经历了多次反射的同向导波在同一相位并通过相长干涉增加的情况下，DFB腔效应才会出现。对于任意给定的光栅级别m，这种情况只会在由公式(I)所算出的布拉格波长附近发生的反向导波之间的直接共振耦合时才会出现:【权利要求】1.一种设备，包括: 在半导体结构内形成的台面，其中半导体结构以支持基本光模的一个生长过程生长在半导体衬底上，包括多个半导体层，在多个半导体层构成的第一预定层内形成的底切和垂直耦合至基本光模的表面蚀刻光栅，其中，所述底切与台面可限制基本光模和电流注入到台面。2.根据权利要求1所述的设备，其中: 表面光栅处理表面光栅和基本光模之间耦合系数的虚部信号，以建立“增益型”或“损失型”耦合。3.根据权利要求1至2所述的设备，其中: 台面进一步包括一对分离限制异质结构和有源层，这样基本光模根据注入的电流实现光学增益。4.根据权利要求1至3所述的设备，其中: 表面蚀刻光栅被蚀刻到多个半导体层的最上层，蚀刻深度为预定深度。5.根据权利要求 1至4所述的设备，进一步包括: 第一电触头，设置在相邻表面蚀刻光栅的台面上， 第二电触头，设置在多个半导体层和相邻台面下面的半导体层上。6.一种方法，包括: 提供在半导体结构内形成的台面，其中半导体结构以支持基本光模的一个生长过程生长在半导体衬底上，包括多个半导体层，在多个半导体层构成的第一预定层内形成的底切和垂直耦合至基本光模的表面蚀刻光栅，其中，所述底切与台面可限制基本光模和电流注入到台面。7.根据权利要求6所述的方法，其中: 提供表面光栅的过程包括将表面光栅和基本光模之间耦合系数的虚部信号设定为预定值，以建立“增益型”或“损失型”耦合。8.根据权利要求6至7所述的方法，其中: 提供台面的过程进一步包括提供一对分离限制异质结构和一个有源层，这样基本光模根据注入的电流实现光学增益。9.根据权利要求6至8所述的方法，其中: 提供表面蚀刻光栅的过程包括将多个半导体层的最上层蚀刻到预定深度。10.根据权利要求6至9所述的设备，进一步包括: 提供第一电触头，该触头设置在相邻表面蚀刻光栅的台面上；以及 提供第二电触头，该触头设置在多个半导体层和相邻台面下方的半导体层上。11.一种设备，包括: 外延半导体结构，包括以一个生长过程在半导体衬底上生长的多个半导体层；以及 处理外延半导体结构的光学发射器，该光学发射器包括: 台面，该台面从发射层的上部顺序向下通过分离限制异质结构、有源层和底切层蚀刻到下发射层的上表面而形成； 底切层，通过蚀刻台面内一层的预定量而形成；以及 表面光栅，在上发射层预定的中间部分形成，其中所述台面和底切用于提供光学发射器内光模传播的垂直和横向约束。12.根据权利要求11所述的设备，其中: 台面内的层为底切层或有源层。13.根据权利要求11至12所述的设备，其中: 台面的层内形成底切的过程进一步包括将台面内其它每层蚀刻预定量，预定量针对其它每层的情况而不同。14.根据权利要求11至13所述的设备，进一步包括: 垂直耦合器，用于将光学发射器的发射光模耦合到半导体结构内形成的一个无源波导上，该无源波导垂直设置在光学发射器的下方，其特征在于其带隙低于有源层的带隙。15.根据权利要求11至14所述的设备，其中: 光学发射器至少在DFB和DBR配置中的一个配置下运行。16.根据权利要求11至15所述的设备，其中: 表面光栅通过对在外延半导体结构的上发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·沃特森，基里尔·皮梅诺夫，瓦莱丽·托斯汀基，吴芳，尤芮·隆戈维，
申请(专利权)人：奥尼奇普菲托尼克斯有限公司，
类型：
国别省市：
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