[發明專利]分布反饋激光器的制造方法

無效

• 申請號: 201210442133.5
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN103811998A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 耿振民
• 申請（專利權）人: 無錫華御信息技術有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/343;H01S5/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 溫子云

技術領域

本發明涉及一種物聯網中的光網構架中的用于光通信信號源，信息處理和光纖放大器激發光源的半導體激光器，尤其是一種分布反饋激光器的制造方法。

背景技術

物聯網中需要強大的通信網絡作為載體進行信息交換，光纖通信，即光網是目前主流的通信網絡。半導體激光器是用電注入或光激發等方式使電子受激輻射躍遷(產生激光)的半導體器件。可用作中、長距離高速光纖通信系統的光源。激光的特點是受激輻射發出的光的全部特性與激發光完全相同。為了使半導體激光器發射激光，要求將大量非平衡載流子注入并限制在有源區以形成粒子數反轉分布，使載流子在該區域內受激復合發光。此外，還必須使該區域形成光學諧振腔，光在腔內來回反射而不斷被放大，以維持激光振蕩。在光纖通信系統中常用的有條型激光器和單頻激光器(單縱模激光器)。

分布反饋半導體激光器是在芯片的有源區長度之內含有布喇格(Bragg)衍射光柵的半導體激光器。它與普通半導體激光器的區別是具有不同的光反饋機理：不是由端面反射提供集中反饋，而是由光柵衍射提供分布反饋。這種器件的優點是波長選擇性好，發射波長隨溫度和電流的變化不靈敏，在高速調制下仍然能保持單模0，是一種理想的動態單模激光器。1975年，日本中村道治首先制作了分布反饋半導體激光器。20多年來，分布反饋半導體激光器迅速發展，在室溫下連續工作的器件主要有發射波長≈0.85μm的AlGaAs/GaAs器件和發射波長為1.55μm的InGaAsP/InP器件兩大系列，是波分復用和大容量、長距離光纖通信系統的理想光源。近幾年，量子阱結構分布反饋激光器問世，使器件的閾值電流減小，輸出功率增大。單片集成的分布反饋半導體激光器已經研制成功。例如，在一塊襯底上集成了五個不同發射波長的分布反饋激光器，以及光波導、耦合器和調制器。目前，在美、日、英、法等國，分布反饋半導體激光器已經商品化，單片集成器件仍然是其主要研究方向。在我國，AlGaAs/GaAs和InGaAsP/InP分布反饋激光器均已研制成功，并在實驗系統中試用。此外，也可以在有源區長度之外加上布喇格衍射光柵作為反射器。1981年，日本末松安晴首先制出了這種器件，其性能與分布反饋半導體激光器大致相同，通常稱為分布布喇格反射半導體激光器。

1962年后期，美國研制成功GaAs同質結半導體激光器，第一代半導體激光器產生；到1967年人們使用液相外延的方法制成了單異質結激光器，實現了在室溫下脈沖工作的半導體激光器；80年代，量子阱結構的出現使半導體激光器出現了大的飛躍，經過90年代的發展，各方面理論研究和實驗技術都得到了提高和成熟。

光通信網絡正不斷向更高速的方向發展,而激光器的調制帶寬卻受到了嚴重的限制，并且由于環境溫度的變化，激光器要求能適應很寬工作溫度范圍，不管是高溫還是低溫環境，都能良好的工作，故研究寬溫度范圍超高速調制激光器受到了廣泛的關注，與雙異質結半導體激光器(DH)相比，量子阱激光器由于其良好的量子限制效應，其具有閾值電流密度低、量子效應好、溫度特性好、輸出功率大、動態特性好、壽命長、激射波長范圍廣等等優點，量子阱激光器是半導體激光器發展的主流方向。

本發明設計的基本方法主要依據“能帶工程”理論和一般的半導體激光器理論，其賦予半導體激光器以新的生命力，其器件性能出現大的飛躍。

設備上，MOCVD或者MBE技術的成熟，為生長高質量的多層薄層材料提供了技術上的保障。光刻工藝和全息光柵曝光系統技術的成熟，為二次外延生長周期光柵提供了技術上的保證。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體分布反饋激光器，分布反饋激光器該激光器能夠適應未來光通信及信息處理用的高速化，大容量，寬帶寬，超高速調制等和光通信的信號源或光纖放大器的激發光源對光源的需要，并且實現在溫度變化無常的條件下依然能正常工作的超高速調制的光通信用光源，滿足即將大規模鋪設的每秒100G光網的激光器光源市場需求，同時由于本發明采用的特殊的材料和制造工藝使得所述激光器具有較好是環境適應性，其能在溫度跨度較大的環境中工作，其光輸出質量較高。

本發明的技術方案在于：一種半導體激光器，包括

至少具有有源區，波導層，包層，所述有源區具有應變量子阱和應變量子壘交替混合的結構，

所述波導層內具有分布反饋激光器強折射率光柵。

所述有源區為光增益區，是壓縮應變量子阱和拉伸應變量子壘的交替混合的多層量子阱結構。

所述分布反饋激光器強折射率光柵為吸收折射率復合光柵或吸收增益光柵。