[發(fā)明專利]四段式放大反饋混沌光發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104953468A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘碧瑋;陸丹;趙玲娟;余力強;周代兵;朱洪亮;王圩;張莉萌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電集成技術(shù)領(lǐng)域，特別指一種用于混沌光發(fā)射的四段式放大反饋激光器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高速大容量以及提升數(shù)據(jù)的保密性是目前光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的兩個主要方向。密集波分復(fù)用技術(shù)和光時分復(fù)用技術(shù)的發(fā)射使得光纖通信的傳輸速率和容量得到了極大的提高。而在數(shù)據(jù)的保密性方面，目前采用的是基于公眾密鑰的軟件加密技術(shù)。然而隨著計算機計算能力的提升，該加密技術(shù)的安全性受到了嚴峻的考驗。因此，尋找新的技術(shù)，構(gòu)建更加保密的通信系統(tǒng)具有十分重要的意義。

現(xiàn)在用來代替公眾密鑰的保密通信技術(shù)主要有量子通信和混沌通信。量子通信很好的解決了通信系統(tǒng)的保密性問題，但是由于其傳輸速率極低，目前尚不能實用。混沌通信是一種在物理層面上利用硬件加密來實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密的技術(shù)。混沌信號具有偽隨機，長期不可預(yù)測，以及對初始狀態(tài)極為敏感等特點。這些都為其在保密通信中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。混沌通信開始是在電通信系統(tǒng)中實現(xiàn)的，但由于電通信系統(tǒng)帶寬低，衰減大，抗干擾能力差，很難實現(xiàn)高速大容量混沌通信。因此，利用可以發(fā)射混沌光的半導(dǎo)體激光器和光通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，搭建混沌光通信系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)信號的物理層面加密，又可以實現(xiàn)高速大容量的傳輸。

基于磷化銦材料的半導(dǎo)體激光器是目前光通信系統(tǒng)的主要光源。它具有體積小，成本低，激射波長位于光通信波段，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因此，基于磷化銦半導(dǎo)體激光器的混沌光通信系統(tǒng)近年來被廣泛研究。但一般的混沌光光源為半導(dǎo)體激光器外加光注入系統(tǒng)，光反饋系統(tǒng)或者光電延時反饋系統(tǒng)來實現(xiàn)。這些技術(shù)均需要外部光路來輔助，而且系統(tǒng)復(fù)雜，體積大，穩(wěn)定性差，不利于實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有混沌光發(fā)射系統(tǒng)需要外部光路輔助，體積大，穩(wěn)定性差等方面的不足，提出一種可單片集成，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，制作工藝簡單的四段式放大反饋混沌光發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供一種四段式放大反饋混沌光發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)，包括：

一襯底，該襯底的材料為S摻雜n型InP；

一n-InP緩沖層，該n-InP緩沖層制作在襯底上；

一InGaAsP下限制層，該InGaAsP下限制層制作在n-InP緩沖層上；

一多量子阱增益層，該多量子阱增益層制作在InGaAsP下限制層上，該多量子阱增益層為有源波導(dǎo)和無源波導(dǎo)交替結(jié)構(gòu)；

一InGaAsP上限制層，該InGaAsP上限制層制作在多量子阱有源層上，該InGaAsP上限制層的表面形成復(fù)耦合布拉格光柵結(jié)構(gòu)，該復(fù)耦合布拉格光柵結(jié)構(gòu)位于定義好的一部分有源波導(dǎo)之上；

一p-InP蓋層，其制作于InGaAsP上限制層上方，該p-InP蓋層的上表面縱向形成有一凸起的脊形；

一p-InGaAs接觸層，該p-InGaAs接觸層制作于p-InP蓋層的上方，并覆蓋整個凸起的脊形，在凸起的脊形上面的該p-InGaAs接觸層上形成有不同區(qū)段的隔離溝；

一TiAu金屬電極，該TiAu接觸電極制作于p-InGaAs接觸層的上方，該TiAu金屬電極在p-InGaAs接觸層上的隔離溝處為整體斷開狀，分為四段電極；

一AuGeNi金屬電極，該AuGeNi金屬電極制作于襯底的下方，形成四段式放大反饋混動光發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)；

該四段式放大反饋混動光發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)分為激光器區(qū)、相區(qū)、放大反饋區(qū)和透明區(qū)。

本發(fā)明的有益效果是：具有可單片集成，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，制作工藝簡單的優(yōu)點。

附圖說明

為進一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)特征，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進一步詳細說明，其中：

圖1為襯底上生長n-InP緩沖層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為緩沖層上生長InGaAsP下限值層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為InGaAsP下限制層上生長多量子阱增益層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為多量子阱增益層上生長InGaAsP上限值層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為InGaAsP上限值層上生長p-InP蓋層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為p-InP蓋層上方生長p-InGaAs接觸層后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為在p-InGaAs接觸層上制作TiAu金屬電極，在襯底下方制作AuGeNi金屬電極后后的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

請參閱圖1至圖7，本發(fā)明提供一種四段式混沌光發(fā)射放大反饋激光器結(jié)構(gòu)，包括：