[發(fā)明專利]基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310019361.6
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103078250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建國(guó);郭錦錦;黃寧博;孫文惠;鄧曄;祝寧華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01S5/12
• 分類號(hào): H01S5/12;H01S5/34
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

窄線寬半導(dǎo)體激光器具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。(1)在前沿科學(xué)研究方面，可用于高精度光譜測(cè)量、量子/原子頻標(biāo)等領(lǐng)域；(2)在國(guó)防安全領(lǐng)域可用于激光雷達(dá)系統(tǒng)、激光通信、光電對(duì)抗、光電導(dǎo)航等；(3)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、高速通信領(lǐng)域，高穩(wěn)定度窄線寬激光器是光纖高靈敏度光纖傳感系統(tǒng)和相干光通信系統(tǒng)的核心器件。半導(dǎo)體激光器相比于光纖激光器和YAG激光器具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、能耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，非常有益于在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用。

半導(dǎo)體激光器相比于光纖激光器和YAG激光器具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、能耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，非常有益于在上述領(lǐng)域中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的窄線寬半導(dǎo)體激光器主要包括：法布里-珀羅(F-P)腔半導(dǎo)體激光器、分布反饋半導(dǎo)體激光器(DFB)、分布布拉格反射半導(dǎo)體激光器(DBR)和外腔半導(dǎo)體激光器(ECDL)。其中，普通結(jié)構(gòu)的法布里-珀羅(F-P)腔半導(dǎo)體激光器中，利用解理而成的兩個(gè)面構(gòu)成諧振腔，簡(jiǎn)單易做，然而這類激光器僅能在直流驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)靜態(tài)單縱模工作，而在高速調(diào)制下不能保證單縱模工作，增益峰值、振蕩模式、工作頻率都會(huì)隨驅(qū)動(dòng)電流、環(huán)境溫度等外部因素發(fā)生較大的變化。外腔半導(dǎo)體激光器以其窄線寬和靈活的波長(zhǎng)調(diào)諧能力得到了廣泛的關(guān)注。但較長(zhǎng)的外腔容易受到外界溫度變化、大氣變化、機(jī)械振動(dòng)以及磁場(chǎng)的影響，導(dǎo)致激光頻率不穩(wěn)定。

分布反饋(DFB)半導(dǎo)體激光器用作光通信的光源，與一般其它半導(dǎo)體激光器的主要區(qū)別在于在半導(dǎo)體激光器的內(nèi)部建立一個(gè)布拉格光柵，利用布拉格光柵來(lái)構(gòu)成諧振腔，選擇工作波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)單縱模工作，獲得穩(wěn)定的單一波長(zhǎng)的激光。目前DFB半導(dǎo)體激光器的光柵結(jié)構(gòu)是在均勻分布DFB光柵的中心位置引入一個(gè)λ/4或λ/8相移，但是這種結(jié)構(gòu)受激光器效率的影響，輸出功率往往不高，且由于激光器解理面的不對(duì)稱性以及端面鍍膜的不對(duì)稱性，容易引起激光器發(fā)射波長(zhǎng)的不穩(wěn)定性，無(wú)法滿足光通信系統(tǒng)中對(duì)激光器性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器，其是基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器，其可克服外部反射光對(duì)激光器內(nèi)部的影響，壓窄激光線寬，增加激光器的頻率穩(wěn)定性和增大輸出功率的效果。

本發(fā)明提供一種基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器，包括：

一緩沖層；

一下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層制作在緩沖層上；

一多量子阱有源層，該多量子阱有源層制作在下包層上；

一光柵層，該光柵層制作在多量子阱有源層上；

一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層制作在光柵層上；

一包層，該包層制作在上波導(dǎo)層上；

一接觸層，該接觸層制作在包層上；

一P電極，該P(yáng)電極制作在接觸層上；

一N電極，該N電極制作在緩沖層的背面。

附圖說(shuō)明

為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1是本發(fā)明窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的局部放大示意圖，顯示光柵層4的端面示意圖；

圖4是本發(fā)明窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器的典型光譜圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種基于非對(duì)稱相移光柵的窄線寬DFB半導(dǎo)體激光器，包括：一緩沖層1、一下波導(dǎo)層2、一多量子阱有源層3、一光柵層4、一上波導(dǎo)層5、一包層6、一接觸層7，一P電極8和一N電極9。其中：

一緩沖層1，該緩沖層1的材料為選擇III-V族化合物半導(dǎo)體材料、II-VI族化合物半導(dǎo)體材料、IV-VI族化合物半導(dǎo)體材料或四元化合物半導(dǎo)體材料；對(duì)于InP緩沖層，厚度為200nm、摻雜濃度約1×10¹⁸cm^-2。

一下波導(dǎo)層2，該下波導(dǎo)層2制作在緩沖層1上，其厚度為100nm的非摻雜晶格匹配的InGaAsP材料。