[發明專利]一種垂直腔面發射激光器及其制作方法

有效

• 申請號: 201710287115.7
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106887788B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 張星;鐘礎宇;張建偉;寧永強;王立軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種垂直腔面發射激光器，包括：層疊設置的有源層、功能輔助層和P型DBR層，功能輔助層和P型DBR層構成臺面結構；P型DBR層設置有溝道；臺面結構被溝道分割成多個次臺面結構；各次臺面結構的上端設置有與次臺面結構一一對應的P面電極，這樣利用溝道可以形成多個波導，使載流子分布和波導聯系起來，進而實現單個電極獨立控制單個模式輸出，多個電極混合控制少數模式輸出。本發明還公開了一種垂直腔面發射激光器的制作方法，可以直接在臺面結構上刻蝕形成溝道，實現了新的模式控制方式，且由于所有模式都在一個臺面上輸出，可以直接與光纖耦合，省去復用器的使用。

技術領域

本發明涉及半導體激光器領域，特別是涉及一種垂直腔面發射激光器及其制作方法。

背景技術

垂直腔面發射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，簡稱VCSEL)是一種激光發射方向垂直于芯片表面的新型半導體激光器。相比于邊發射激光器(Edgeemitting Laser，簡稱EEL)，VCSEL具有許多優點，包括閾值低、穩定性好、壽命長、發散角小、光斑圓、光纖耦合效率高、調制速率高、易于二維集成等。因此，VCSEL已作為主要的光源器件，廣泛應用于各種高效高速光通信網絡中。

伴隨社會的發展，多種數據通信業務大量涌現，這些新業務對光通信網絡速率和帶寬有更高的需求。為了應對帶寬的爆炸式增長，復用技術的使用是光數據網絡的重要方案，其中波分復用(Wavelength Division Multiplexing，簡稱WDM)技術對光網絡的帶寬提升起到了主要的推動作用。在市場需求和技術進步的驅動下，光纖通訊網經歷了2.5G、10G等不同發展階段，而今，100G技術已經成為主導，400G也開始逐步鋪開。網絡帶寬的快速提升離不開光通信技術的持續進步。然而，作為光通信的載體，光纖在發展上卻遭遇到了瓶頸。多模光纖中的每一個正交模式都可以看作是一個獨立通道，但由于模式過多會帶來嚴重的色散效應，限制了多模光纖的通信性能，并難以實現長距離傳輸。對于單模光纖，雖然其色散小，可以實現超長距離傳輸，但其對于時間、頻率、偏振等各個物理維度的復用正在接近香農極限。為了解決日益增長的流量需求和趨于平緩的容量提升之間的矛盾，采用新的緯度進行復用顯得尤其必要。光波模式就是并未被很好地開發利用的一個緯度。因此，少模光纖中的模式復用技術被認為是進一步提升傳輸容量的重要方案。模式復用技術利用少模光纖中有限的穩定模式作為獨立信道傳遞信息，可以成倍的提高系統容量和頻譜效率，是構建未來光網絡的關鍵技術之一。

現今的復用技術中，每個信息通道所用的光源都是單獨的，多個光源的信號需要通過復用器匯合成一束光進入到單根光纖中進行傳輸。所以通道越多，所需的光源越多，同時對復用器的要求也越高。

因此，如何能在進行多通道復用的情況下，減少光源數量，能夠簡化系統結構以及降低對復用器的要求，就成為當前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種垂直腔面發射激光器，用于少模光纖模式復用光通訊，可以實現單個電極獨立控制單個模式輸出，多個電極混合控制少數模式輸出。本發明的另一目的是提供一種垂直腔面發射激光器的制作方法，可以實現新的模式控制方式，省去復用器的使用。

為解決上述技術問題，本發明提供一種垂直腔面發射激光器，包括：層疊設置的有源層、功能輔助層和P型分布式布拉格反射鏡層，所述功能輔助層和P型分布式布拉格反射鏡層構成臺面結構；

所述P型分布式布拉格反射鏡層設置有溝道；所述臺面結構被所述溝道分割成多個次臺面結構；

各所述次臺面結構的上端設置有與所述次臺面結構一一對應的P面電極。

優選地，在本發明實施例提供的上述垂直腔面發射激光器中，所述P面電極包覆部分所述P型分布式布拉格反射鏡層和部分所述有源層。

優選地，在本發明實施例提供的上述垂直腔面發射激光器中，各所述次臺面結構的大小和形狀相同。