[發明專利]一種窄線寬激光器及其制作方法有效

申請號：	202011046349.0	申請日：	2020-09-29
公開（公告）號：	CN112152078B	公開（公告）日：	2021-08-03
發明（設計）人：	鮮青云;王任凡;呂輝;姚育成	申請（專利權）人：	武漢敏芯半導體股份有限公司
主分類號：	H01S5/06	分類號：	H01S5/06;H01S5/065;H01S5/22
代理公司：	湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102	代理人：	許美紅
地址：	430014 湖北省武漢市東湖新技術開發區金融港***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種窄線寬激光器及其制作方法
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【說明書】：

本發明公開了一種窄線寬激光器，該激光器為脊波導結構，脊波導的兩側均設有光吸收層，光吸收層包括多個等間隔排布的光吸收條；利用光吸收層對特定波長的光的吸收作用，實現單模出射。本發明的激光器采用脊波導和在脊波導的兩側設置等間隔排布的光吸收條，利用光吸收材料本身對特定波長的光的吸收作用，通過調整光吸收層到有源層的距離實現最大的光吸收效率，對不是目標波長的波段進行吸收，使同相的光模式得到增益，使其他模式損耗增強，最終實現單模出射。

技術領域

本發明屬于光電子器件技術領域，具體涉及一種窄線寬激光器及其制作方法。

背景技術

窄線寬激光器具有抽運閾值低、轉換效率高、散熱效果好、調諧范圍寬、耦合效率高、結構緊湊等特點，其憑借窄線寬、低噪聲等優點廣泛應用于光纖傳感、光纖遙感高精度光譜及光纖通信領域，極大推動大量程傳感、遠距離測量激光雷達的發展。

FP腔激光器(Fabry-Perot Laser)是當前最簡單的激光器結構，它不需要多次外延，僅需一次刻蝕就可以完成。但是，典型的單段FP腔激光器所有滿足相位關系的波長都會引起振蕩并相互競爭，不存在任何選模機制，所以最終出射的是一系列間隔相等的波長。為了在FP腔激光器上得到高質量的單模輸出，最常見的方法是利用腔外選模手段(如光柵)實現單模輸出，但是這會增大激光器體積并且降低激光器的集成特性。另一個思路是在FP腔內引入特殊波導耦合結構，其中都柏林城市大學的一個研究組制作的Slotted Fabry-Perot Laser，即SFP激光器，顯示了不錯的特性。但是這種結構仍存在兩點問題，第一、如圖1所示，在激光器腔內大部分能量是集中在量子阱層9的，而淺刻蝕槽8恰好刻蝕到量子阱層9，當光經過這一界面的時候會有很大一部分能量碰到槽底部的銳角，進而散射出諧振腔外，為腔內引入額外損耗；第二、此器件采用解理面作為反射面，在實際操作中誤差一般至少達到10um左右，最終導致實際器件波長大大偏離設計波長。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種窄線寬激光器及其制作方法，解決FP腔激光器不存在選模機制的問題。

本發明提供一種窄線寬激光器，該激光器為脊波導結構，脊波導的兩側均設有光吸收層，光吸收層包括多個等間隔排布的光吸收條；該光吸收層吸收特定波長的光。

進一步地，光吸收條的間隔周期d₁為：

式中，n表示模式的數值，n為奇數，λ表示自由空間波長，n_eff，ave表示波導的平均有效折射率。

進一步地，光吸收層到有源層的距離使得光吸收層對特定波長的光的吸收效率最大。

進一步地，光吸收條是由具有光吸收作用的材料制成，材料具體為金、鉑、鋁、二氧化鈦、二硫化鉬或鈣鈦礦。

進一步地，該激光器從下到上依次包括n面電極層、襯底層、下包層、下光限制層、有源層、上光限制層、上包層和P面電極層。

本發明還提供一種窄線寬激光器的制作方法，包括以下步驟：

制作出脊波導結構；

在脊波導的兩側制作出光吸收層，光吸收層包括多個等間隔排布的光吸收條，該光吸收層吸收特定波長的光。

進一步地，還包括步驟：調整光吸收層到有源層的距離，提高光吸收層對特定波長的光的吸收效率。