[發明專利]利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法

有效

• 申請號: 201210319231.X
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102820616A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 梁松;張燦;朱洪亮;王圩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/40
• 分類號: H01S5/40;H01S5/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及光電子器件領域，特別涉及一種利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法。

背景技術

多波長激光器是現代波分復用(WDM)光通信系統的核心器件。由于具有結構緊湊，光學和電學連接損耗小，穩定性和可靠性高等優點，單片集成的多波長激光器陣列在WDM系統中具有廣泛的應用前景。目前已經開發了多種單片集成多波長激光器陣列的制作方法，包括采用電子束曝光技術、多步全息曝光技術、取樣光柵技術、選擇區域外延技術等多種。

上述技術中，采用選擇區域外延(SAG)技術制作單片集成多波長激光器陣列具有工藝簡單的優點，受到越來越多的關注。已公開的利用SAG技術制作單片集成多波長激光器陣列的方案包括以下主要步驟：在襯底上制作SAG掩膜圖形、SAG生長激光器有源區材料(包括上下分別限制層以及多量子阱層)、在上分別限制層上制作光柵、生長接觸層完成器件材料結構。在上述現有方案中，利用SAG技術改變包括上下分別限制層以及多量子阱層在內的材料層的厚度，使陣列的不同激光器單元的材料具有不同的有效折射率，最終實現不同陣列單元不同的激射波長。這個方案的缺點是材料有效折射率隨厚度變化的同時，量子阱的發光波長也隨著材料厚度而變化。由于量子阱材料的發光波長對量子阱厚度十分敏感，隨著材料厚度的變化，量子阱發光波長的變化速度遠大于分布反饋激光器布拉格波長的變化速度，這會導致一些陣列單元的布拉格波長偏離量子阱材料的增益峰值，導致其單模特性惡化。另外由于量子阱材料一般具有較大的應變，厚度的明顯增加會導致材料質量明顯下降。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法，在獲得不同陣列單元不同發光波長的同時對量子阱材料的發光性能不產生影響。

為達到上述目的，本發明提供一種利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法，包括如下步驟：

步驟1：在襯底上外延生長下分別限制層及量子阱層；

步驟2：在量子阱層上制作選擇區域外延介質掩膜圖形；

步驟3：選擇區域外延生長上分別限制層，使不同的激光器單元具有不同厚度的上分別限制層；

步驟4：去掉介質掩膜圖形；

步驟5：在上分別限制層上大面積制作光柵；

步驟6：在光柵7上生長接觸層，完成激光器陣列的制備。

其中所述介質掩膜圖形以陣列單元間距為周期型成對出現，對應于不同陣列單元的介質掩膜對的間距或掩膜寬度漸變。

本發明還提供一種利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法，包括如下步驟：

步驟1：在襯底上制作選擇區域外延介質掩膜圖形；

步驟2：選擇區域外延生長下分別限制層，使不同的激光器單元具有不同厚度的下分別限制層；

步驟3：去掉介質掩膜圖形；

步驟4：在下分別限制層上外延生長量子阱層及上分別限制層；

步驟5：在上分別限制層上大面積制作光柵；

步驟6：在光柵7上生長接觸層，完成激光器陣列的制備。

其中所述介質掩膜圖形以陣列單元間距為周期型成對出現，對應于不同陣列單元的介質掩膜對的間距或掩膜寬度漸變。

上述方案中，利用選擇區域外延技術僅改變激光器上分別限制層或下分別限制層的厚度，而其他材料層厚度不變，使陣列的不同激光器單元的材料具有不同的有效折射率，進而使在各陣列單元具有相同周期光柵的條件下不同的陣列單元具有不同的發光波長。

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

利用SAG生長僅改變激光器上分別限制層(或下分別限制層)厚度，在使DFB激光器陣列不同單元具有不同發光波長的同時不影響量子阱材料的發光性能，有利于制作高質量多波長激光器陣列。

附圖說明

為進一步說明本發明的內容，以下結合實施例及附圖對本發明進行進一步描述，其中：

圖1為本發明第一實施例的利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法流程圖；

圖2為本發明第二實施例的利用選擇區域外延技術制作分布反饋激光器陣列的方法流程圖；

圖3為本發明第一實施例的多波長分布反饋激光器陣列的結構剖面圖；

圖4為本發明第二實施例的多波長分布反饋激光器陣列的結構剖面圖；

圖5為本發明一種選擇區域外延所用的一種掩膜對間距不變、掩膜寬度漸變的介質掩膜圖形；

圖6為本發明一種選擇區域外延所用的一種掩膜寬度不變、掩膜對間距漸變的介質掩膜圖形。