[發明專利]一種混合集成諧振腔激光器及其制備方法

有效

• 申請號: 202011346900.3
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112152081B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 朱堯;王任凡
• 申請（專利權）人: 武漢敏芯半導體股份有限公司
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/343
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 郭曉迪

1.一種混合集成諧振腔激光器，其特征在于，包括SOI襯底（1）、以及位于所述SOI襯底（1）上的有源區和無源區，

所述有源區包括多量子阱區（4），所述多量子阱區（4）與分別位于其左右兩側的P型InP（5）和N型InP（6）構成側向P-I-N結構；

所述無源區包括波導（2）、波導光柵（9）和錐形耦合器（3），所述多量子阱區（4）的兩端分別設有一所述錐形耦合器（3），其中，一所述錐形耦合器（3）與所述波導（2）連接，另一所述錐形耦合器（3）與所述波導光柵（9）連接；

其中，所述波導光柵（9）為DBR波導光柵，所述DBR波導光柵上覆蓋有熱電極（10）。

2.根據權利要求1所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述多量子阱區（4）為InGaAsP/InGaAlAs量子阱結構。

3.根據權利要求1所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述多量子阱區（4）通過鍵合方式設在所述SOI襯底（1）上，且所述多量子阱區（4）的上方和下方分別覆蓋有二氧化硅層（102）。

4.根據權利要求1所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述錐形耦合器（3）包括錐形硅基波導和位于所述錐形硅基波導上方的錐形InP波導，且所述錐形硅基波導和錐形InP波導形成的錐形耦合區長度為20-50μm。

5.根據權利要求1所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述波導（2）為Slot波導，其中，所述Slot波導和所述DBR波導光柵均為單模波導，所述Slot波導和所述DBR波導光柵的厚度均為220nm、寬度均為400nm；且所述波導（2）和波導光柵（9）的上方和下方均分別覆蓋有二氧化硅層（102）。

6.根據權利要求5所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述Slot波導具有兩段刻蝕槽，所述刻蝕槽的刻蝕寬度為1μm、刻蝕深度為220nm；所述DBR波導光柵的光柵刻蝕深度為30-80nm、長度為100-500微米。

7.根據權利要求1所述的混合集成諧振腔激光器，其特征在于，所述P型InP（5）和所述N型InP（6）上分別覆蓋有由InGaAs制成的電極接觸層。

8.一種混合集成諧振腔激光器的制備方法，其特征在于，包括：

在SOI襯底（1）上刻蝕出波導（2）和波導光柵（9）后，在SOI襯底（1）上生長二氧化硅覆蓋層；

在InP襯底上生長InGaAs腐蝕停止層后，在所述InP襯底表面垂直生長多量子阱區（4）和光場限制層；

通過鍵合方式將InP襯底和多量子阱區（4）鍵合在SOI襯底（1）上后，再分別去除InP襯底和InGaAs腐蝕停止層；

在多量子阱區（4）上制作二氧化硅Mesa掩膜后，腐蝕掉位于Mesa兩側的多量子阱區（4）和光場限制層；

在多量子阱區（4）的兩端的SOI襯底（1）上刻蝕形成錐形波導結構后，在SOI襯底（1）上選擇性生長非摻雜InP；

分別對多量子阱區（4）兩側的非摻雜InP注入P型InP（5）和N型InP（6）；

在SOI襯底（1）上通過光刻制作電極區域，再通過離子蒸發或濺射的方式在電極區域上制作P型和N型電極。

9.根據權利要求8所述的混合集成諧振腔激光器的制備方法，其特征在于，所述P型InP（5）通過Zn離子熱擴散注入到所述非摻雜InP中，N型InP（6）通過離子注入的方式注入到所述非摻雜InP中。