[發明專利]有源反饋分布式反饋激光器及其制作方法

有效

• 申請號: 202111595855.X
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114284865B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 朱旭愿;剌曉波;梁松
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/125
• 分類號: H01S5/125;H01S5/12;H01S5/22;H01S5/343
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張博

本發明公開了一種有源反饋DFB的制作方法，包括：在襯底上形成兩個掩膜條、位于兩個掩膜條中間的生長窗口，每個掩膜條包括有源區掩膜和反饋區掩膜，有源區掩膜的寬度大于反饋區掩膜的寬度；在生長窗口上依次形成緩沖層、有源層、光柵層、光柵覆蓋層；由光柵層形成橫向延伸的均勻光柵；在光柵覆蓋層上依次形成包層、電接觸層；由包層形成縱向延伸的倒臺型脊波導、以及位于倒臺型脊波導兩側的溝槽；在倒臺型脊波導上形成電隔離區；在電接觸層上形成電隔離層，在電隔離層、倒臺型脊波導和溝槽上形成BCB覆層；刻蝕BCB覆層，使BCB覆層僅存在于方形掩膜，和倒臺型脊波導兩側的溝槽內；在方形掩膜上制備Pad電極。本發明還提供一種利用上述方法制作的DFB激光器。

技術領域

本發明涉及一種分布式反饋激光器，特別涉及一種有源反饋分布式反饋激光器及其制作方法。

背景技術

隨著現代信息技術快速發展，對于光纖通信技術提出了更高的要求，具體表現為通信容量的需求越來越大，這使得以半導體激光器為代表的半導體光電子器件得到了越來越多的關注，其中，高速直接調制的半導體激光器因其具有體積小、功率高、成本低等優勢成為研究熱點。為了提高直接調制激光器的調制帶寬，主要有兩種途徑：一是通過優化外延材料，包括量子阱壘的數量厚度、限制層的摻雜、增益波長的選擇等；二是采用多段式結構，通過集成無源反饋區，引入光諧振效應提高調制帶寬，還可以制備DBR(分布反射器)激光器利用光柵反射鏡的DL(失諧負載)效應提高調制帶寬。

通過優化外延材料來提高調制帶寬的效果有限，目前普遍采用多段式結構來提高器件的調制帶寬，但采用多段式結構都需要在激光器的一端通過對接生長無源反饋區，這導致器件的工藝復雜度與不穩定性提高。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的上述或者其他方面的至少一種技術問題，本發明提出了一種有源反饋分布式反饋激光器(DFB)及其制作方法，以實現有源反饋分布式反饋激光器的高頻特性，并能實現減少反饋區吸收光損耗。

本發明提供一種有源反饋分布式反饋激光器的制作方法，包括：

在襯底上形成掩膜層；

對掩膜層執行圖形化工藝，以形成兩個掩膜條、位于兩個掩膜條中間的生長窗口，每個掩膜條包括有源區掩膜和反饋區掩膜，有源區掩膜的寬度大于反饋區掩膜的寬度；

在生長窗口上依次形成緩沖層、有源層、光柵層、光柵覆蓋層；

對光柵層和光柵覆蓋層進行刻蝕，以由光柵層形成橫向延伸的均勻光柵；

在光柵覆蓋層上依次形成包層、電接觸層；

由包層形成縱向延伸的倒臺型脊波導、以及位于倒臺型脊波導兩側的溝槽；

在倒臺型脊波導上形成電隔離區；

在電接觸層上形成電隔離層，在電隔離層、倒臺型脊波導和溝槽上形成BCB覆層；

刻蝕BCB覆層，使BCB覆層僅存在于方形掩膜區域內，和倒臺型脊波導兩側的溝槽內；以及

在方形掩膜區域上制備Pad電極。

本發明還提供一種利用上述的方法制作得到的有源反饋分布式反饋激光器，包括：襯底；依次形成在生長窗口上的緩沖層、有源層、光柵層、光柵覆蓋層，有源層包括有源區和反饋區，有源區材料的帶隙寬度小于反饋區材料的帶隙寬度，光柵層包括橫向延伸的均勻光柵；依次形成在光柵覆蓋層上的包層、電接觸層；由包層形成的縱向延伸的倒臺型脊波導，倒臺型脊波導兩側具有溝槽；形成在倒臺型脊波導上的電隔離區；形成在電接觸層上的電隔離層，形成在電隔離層的方形掩膜區域內、倒臺型脊波導兩側的溝槽上的BCB覆層；以及形成在方形掩膜區域上的Pad電極。

根據本發明的實施例提供的有源反饋分布式反饋激光器，利用選區生長技術在同一有源層上形成有源區和反饋區，無需在激光器的一端對接生長無源反饋區，簡化了激光器器件的制備工藝。