[實用新型]包含DFB鐳射鏡面鍍膜的DFB鐳射結構

有效

• 申請號: 202023131466.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN213878717U
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 黃國忠;呂一璁;林弘偉
• 申請（專利權）人: 創兆光有限公司
• 主分類號: H01S5/028
• 分類號: H01S5/028;H01S5/12
• 代理公司: 北京尚鉞知識產權代理事務所(普通合伙) 11723
• 代理人: 王海榮

本實用新型屬于半導體鐳射技術領域，尤其涉及一種包含DFB鐳射鏡面鍍膜的DFB鐳射結構。本實用新型DFB鐳射結構包含基板、緩沖層、有源層、光柵層、上波導層、上披覆層、上下兩面電極，以及位于前出光端面的AR低反射鍍膜區域和位于后出光端面的HR高反射鍍膜區域，該AR/HR鍍膜區域均以氮化鋁作為鍍膜材料鍍制而成。本實用新型使用AlN作為鏡面鍍膜，一方面能使器件的散熱性能得到有效改善，鐳射的操作電流、輸出功率大幅提升，使其能夠滿足更高速更高功率的使用要求；二來也能有效延長鐳射工作時間，延長鐳射使用壽命，避免鐳射過早失效；此外還可避免鍍膜過程中因熱脹冷縮產生小突起或薄膜剝落等問題。

技術領域

本實用新型屬于半導體鐳射技術領域，尤其涉及一種包含DFB鐳射鏡面鍍膜的DFB鐳射結構。

背景技術

光通信領域常使用的半導體鐳射主要包括邊射型鐳射和面射型鐳射兩大類，其中，邊射型鐳射又可分為DFB鐳射、FP鐳射等，目前，邊射型鐳射尤其是DFB鐳射在高速及長距離傳輸中已占有不可或缺的地位。然而，隨著傳輸技術的發展，在未來更高頻寬的需求下，整體驅動電流與工作功率勢必要繼續提升，伴隨著整體功率的上升，工作器件的散熱與老化問題也日趨嚴重，從而導致失效風險也大幅提高。因此，如何優化器件的結構設計，有效處理散熱問題，避免高溫引發的元件失效，這些技術問題都需要被重新考慮。

眾所周知，在一般的邊射型鐳射結構設計中，常使用一層或多層的 SiO₂/TiO₂/Ta₂O₅作為AR低反射膜或是HR高反射膜的材料，以現今的產品性能，如果要在更高速更高功率的條件下應用，鏡面鍍膜會因長期處于高溫的操作環境中，從而造成鍍膜產生小突起或剝落，進而使得器件失效。因此，如何提升鏡面鍍膜在高溫操作環境中的穩定性與可靠性，也將是本領域中的一大挑戰。

實用新型內容

邊射型半導體鐳射，特別是DFB鐳射，兩端面通常會分別鍍上AR低反射膜與HR高反射膜，以增加鐳射整體出光效率，然而，當器件需要高功率輸出時，兩端面的鍍膜也容易受到高溫的影響從而導致器件失效及老化，為了提高器件對高溫操作環境的耐受程度，克服傳統鍍膜材料的缺陷，本實用新型采用氮化鋁(AlN)作為低反射膜/高反射膜(AR/HR)的鍍膜材料，AlN具有高導熱特性與高材料強度，且熱膨脹系數與光通信用半導體鐳射的材料匹配度高，使用 AlN作為鐳射鏡面鍍膜材料，可以使鐳射壽命大幅提升，亦能承受較大的驅動電流，達到更高瓦數的操作要求，無論在性能抑或可靠度上皆能有非常好的表現。

本實用新型AlN低反射膜/高反射膜(AR/HR)鍍膜主要應用于DFB鐳射，但同時也適用于其他邊射型鐳射，如FP鐳射、DBR鐳射或EML鐳射也都能應用此技術。

具體而言，本實用新型提供了一種包含DFB鐳射鏡面鍍膜的DFB鐳射結構，所述DFB鐳射結構包含基板1、緩沖層2、有源層3、光柵層4、上波導層 5、上披覆層6以及上、下兩面電極，其特征在于：所述DFB鐳射結構中還包含位于前出光端面的AR低反射鍍膜區域8和位于后出光端面的HR高反射鍍膜區域7，且所述AR低反射鍍膜區域8和HR高反射鍍膜區域7以氮化鋁作為鍍膜材料鍍制而成。

優選地，本實用新型DFB鐳射結構中所述AR低反射鍍膜區域8和HR高反射鍍膜區域7通過電子槍蒸鍍、漿磁控輔助濺鍍或原子層沉積方式制成。

進一步地，本實用新型DFB鐳射結構中所述AR低反射鍍膜區域8位于DFB 鐳射結構的前出光端面處，厚度介于10-200nm，反射率1％，其為單層結構、雙層結構或多層結構，所述單層結構以氮化鋁作為鍍膜材料鍍制而成；所述雙層結構包含第一層結構81和第二層結構82，其中第一層結構81為氮化鋁鍍層，第二層結構82由折射率小于氮化鋁的材料鍍成，每一層的厚度滿足1/4該介質波長的奇數倍；所述多層結構由位于內側的氮化鋁鍍層和位于外側的兩層以上由折射率小于氮化鋁的材料制成的鍍層堆疊而成，每一層的厚度滿足1/4該介質波長的奇數倍；