[發(fā)明專利]具有階梯式漸變折射率分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)的激光設(shè)備

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• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111384667A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·K·多因輪德;P·杜西耶
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01S5/34
• 分類號: H01S5/34;H01S5/343
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉

根據(jù)一些實施例，本公開內(nèi)容的實施例涉及具有階梯式漸變折射率分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)(SCH)的激光設(shè)備。一個實施例包括襯底區(qū)域以及與該襯底區(qū)域相鄰的有源區(qū)域。有源區(qū)域包括SCH層，其包括第一部分和與第一部分相鄰的第二部分。使第一部分的成分漸變，以在從多量子阱(MQW)到激光設(shè)備結(jié)的p側(cè)的距離上提供第一導(dǎo)帶能量增加。使第二部分的成分漸變以在從MQW到p側(cè)的距離上提供第二導(dǎo)帶能量增加。第一導(dǎo)帶能量增加不同于第二導(dǎo)帶能量增加。描述和/或要求保護了其他實施例。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容的實施例總體上涉及提高具有分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)(separateconfinement heterostructure)的多量子阱激光器的效率的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器可以用作數(shù)字通信產(chǎn)品的光收發(fā)器中的部件。例如，硅光子芯片將片上激光器用作數(shù)字傳輸?shù)墓庠础τ诩す馄鞫?，并且特別是對于多量子阱(MQW)激光器而言，在盡可能小的電功率預(yù)算內(nèi)操作，同時還提供足夠的光功率來以低比特誤碼率跨過通信鏈路可以是有用的。因此，激光器的效率對于整個發(fā)射器的競爭力可以很重要。

例如，在混合硅激光器技術(shù)中，激光器的效率取決于III-V族有源區(qū)域增益材料的設(shè)計，該材料結(jié)合到激光設(shè)備的硅襯底上。重要的是，激光器的設(shè)計包含對多量子阱附近的光學(xué)模式以及電載流子的高度限制。為此，通常在MQW激光器中引入分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)(SCH)。SCH通常包括附加的p型和n型層，這些層的折射率比MQW激光器的有源區(qū)域的中心p型和n型層的折射率低，以提供有效的光學(xué)限制。因此，SCH通常將用于光學(xué)限制的低光學(xué)折射率與用于電限制的高帶隙相結(jié)合。

附圖說明

通過以下的具體實施方式并結(jié)合附圖，將易于理解實施例。為了便于該描述，相似的附圖標(biāo)記表示相似的結(jié)構(gòu)元件。在附圖的圖中，通過示例而非通過限制示出了實施例。

圖1是根據(jù)一些實施例的采用具有階梯式漸變折射率SCH(stepped graded indexSCH)的激光設(shè)備的示例性通信系統(tǒng)。

圖2是根據(jù)一些實施例的具有階梯式漸變折射率SCH的激光設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)的正視截面圖。

圖3是示出了根據(jù)一些實施例的由具有階梯式漸變折射率SCH的激光設(shè)備提供的半導(dǎo)體材料中的能帶邊緣的示例性圖形。

圖4是根據(jù)一些實施例的指示具有階梯式漸變折射率SCH的激光器的電光轉(zhuǎn)換效率(wall-plug efficiency)和電功率消耗的示例性實驗數(shù)據(jù)。

圖5示意性地示出了根據(jù)一些實施例的包括具有階梯式漸變折射率SCH的激光設(shè)備的示例性計算設(shè)備。

具體實施方式

根據(jù)一些實施例，本公開內(nèi)容的實施例描述了用于具有階梯式漸變折射率SCH的激光設(shè)備的技術(shù)和配置。在實施例中，激光設(shè)備包括襯底(例如，絕緣體上硅(SOI))區(qū)域以及與該襯底區(qū)域相鄰的有源區(qū)域。有源區(qū)域包括分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu)層，其包括第一部分和與第一部分相鄰的第二部分。

使第一部分的成分漸變，以在從MQW到激光設(shè)備結(jié)的p側(cè)的距離上提供第一導(dǎo)帶能量增加。使第二部分的成分漸變以在從MQW到激光設(shè)備結(jié)的p側(cè)的距離上提供第二導(dǎo)帶能量增加。在從MQW到p側(cè)的距離上的第一導(dǎo)帶能量增加不同于在從MQW到p側(cè)的距離上的第二導(dǎo)帶能量增加。在實施例中，激光設(shè)備可以包括MQW激光器。

在下面的描述中，將使用本領(lǐng)域技術(shù)人員通常采用的術(shù)語來描述示例性實施方式的各個方面，以向本領(lǐng)域其他技術(shù)人員傳達其工作的實質(zhì)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可以僅利用所描述的方面中的一些來實踐本公開內(nèi)容的實施例。為了說明的目的，闡述了具體的數(shù)字、材料和配置，以提供對示例性實施方式的透徹理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，可以在沒有具體細節(jié)的情況下實踐本公開內(nèi)容的實施例。在其他情況下，省略或簡化了眾所周知的特征，以免使說明性實施方式難以理解。