[發明專利]一種基于表面光柵的DFB激光器

有效

• 申請號: 201611200634.7
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106848835B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 陸巧銀;張鵬斐;國偉華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/10
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

1.一種基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述激光器包括中間的脊形波導結構以及兩側的上、下電極區，所述激光器的橫截面自下而上包括襯底、下波導蓋層、有源層、上波導蓋層；

所述上波導蓋層為N型摻雜，包含上下排列的高折射率層和高電導率層，所述高折射率層的厚度小于1微米，所述高折射率層的中間區域形成所述脊形波導的脊區，所述脊區上表面刻有布拉格光柵；所述上電極區位于所述脊形波導的兩側，所述脊形波導與所述上電極區之間刻有溝槽；所述高電導率層與所述上電極區相連；

所述下波導蓋層中含有一個或多個電流限制區；或者在所述上波導蓋層制作有一個掩埋隧道結，以用于限制電流；所述下波導蓋層中含有一層歐姆接觸層；

所述的下電極區位于所述的上電極區的外側；所述歐姆接觸層與所述下電極區相連。

2.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述脊區的光場與所述布拉格光柵形成強相互作用，所述布拉格光柵的耦合系數足夠大。

3.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述布拉格光柵選用一階光柵，所述一階光柵包含一個或者多個λ_B/4的相移區，或者選用高階光柵；所述布拉格光柵的周期為Λ＝mλ_B/2n_eff，其中λ_B和m分別為光柵所對應的布拉格波長和級數，n_eff為波導的有效折射率。

4.根據權利要求1或2或3所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，通過調整光柵的刻蝕深度、脊區的材料折射率以及脊區的厚度參數來調整光柵的耦合系數。

5.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述高電導率層為N型摻雜。

6.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述溝槽的刻蝕深度至高電導率層，溝槽的寬度大于500納米。

7.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述上電極是N電極，電子在所述高電導率層橫向移動后注入到脊波導下面的有源層區域中；所述下電極為P電極。

8.根據權利要求1或2所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述有源層不摻雜，有源層含有有源介質層、一個或多個分別限制層；其中，有源介質層選用多量子阱、量子點或者體材料。

9.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述下波導蓋層為P型摻雜；所述上波導蓋層、有源層和下波導蓋層共同構成N-i-P結構；所述電流限制區是在P型摻雜的下波導蓋層中靠近有源層區域的位置形成，以限制空穴的注入，使空穴注入的區域與脊波導的模式能最大程度地重疊。

10.根據權利要求1或9所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，形成所述電流限制區的選用方式包括：通過離子注入相應區域的方式形成；或者在相應區域通過預埋高鋁組分層，然后從兩側氧化該高鋁組分層形成氧化鋁，從而形成高電阻區；或者在有源層區域的上方利用隧道結來限制空穴的注入。

11.根據權利要求1所述的基于表面光柵的DFB激光器，其特征在于，所述歐姆接觸層為P型重摻雜，摻雜濃度范圍為10¹⁹～10²⁰cm^-3，以提供足夠的載流子。