[發(fā)明專利]集成片、集成片的制作方法及半導(dǎo)體隨機激光器

在審

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• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116487994A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧建成;郝沁汾
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫芯光互連技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/125;H01S5/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王亞瓊

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體激光技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種集成片、集成片的制作方法及半導(dǎo)體隨機激光器，集成片包括環(huán)形鏡，環(huán)形鏡包括環(huán)形鏡波導(dǎo)和定向耦合器，環(huán)形鏡波導(dǎo)的兩端分別與定向耦合器對應(yīng)側(cè)的端口連接，環(huán)形鏡的數(shù)量設(shè)置為多個，多個環(huán)形鏡依次連接，提供隨機反饋，相鄰兩個環(huán)形鏡之間通過連接波導(dǎo)連通，位于其中一端部的環(huán)形鏡于遠(yuǎn)離相鄰環(huán)形鏡的一側(cè)連通有輸光波導(dǎo)；半導(dǎo)體隨機激光器包括上述集成片，還包括半導(dǎo)體光放大器，半導(dǎo)體光放大器與集成片的輸光波導(dǎo)連通，半導(dǎo)體光放大器的輸出端設(shè)有與輸光波導(dǎo)相對應(yīng)的反射結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的集成片，其作為半導(dǎo)體隨機激光器的反饋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，集成性強，并具有更大的反射帶寬和更高的反饋強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成片、集成片的制作方法及半導(dǎo)體隨機激光器。

背景技術(shù)

隨機激光器具有獨特的腔結(jié)構(gòu)，所采用的反饋結(jié)構(gòu)在空間中是隨機分布的，使得其相較于傳統(tǒng)激光器更容易制造，并且產(chǎn)生的隨機激光也具有獨特的光學(xué)特性。目前隨機激光器受到了國內(nèi)外研究人員的廣泛研究興趣，已經(jīng)報道了多種類型的隨機激光器，同時隨機激光器也已經(jīng)被廣泛報道應(yīng)用于光學(xué)傳感、光通信、光學(xué)成像等諸多領(lǐng)域，并在諸多方面相較于傳統(tǒng)激光器取得了更好的表現(xiàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中的隨機激光器的反饋結(jié)構(gòu)主要分為采用瑞利散射和隨機光柵兩大類，其中，基于瑞利散射的激光器可以實現(xiàn)較大的工作帶寬，但是其反饋強度極弱(小于0.1％)，并且隨機激光器尺寸較大，集成性差；采用隨機光柵的隨機激光器在通過光柵提供隨機反饋時，雖然可以實現(xiàn)較高的反饋強度，然而隨機光柵的工作帶寬通常在納米量級，這將限制此類激光器的可工作的波長范圍。此外，片上制作隨機光柵，刻蝕精度要求較高，支撐效率低下。

因此，設(shè)計出一款能夠兼具高集成性、高反饋強度、大反射帶寬的隨機激光器的反饋結(jié)構(gòu)成了目前的努力方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種集成片，其作為半導(dǎo)體隨機激光器的反饋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，集成性強，并具有更大的反射帶寬和更高的反饋強度。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種集成片，包括：

環(huán)形鏡，環(huán)形鏡包括環(huán)形鏡波導(dǎo)和定向耦合器，環(huán)形鏡波導(dǎo)的兩端分別與定向耦合器對應(yīng)側(cè)的端口連接，環(huán)形鏡的數(shù)量設(shè)置為多個，多個環(huán)形鏡依次連接，提供隨機反饋；其中，

相鄰兩個環(huán)形鏡之間通過連接波導(dǎo)連通，位于其中一端部的環(huán)形鏡于遠(yuǎn)離相鄰環(huán)形鏡的一側(cè)連通有輸光波導(dǎo)。

可選地，多個環(huán)形鏡波導(dǎo)的長度設(shè)置為不同的預(yù)設(shè)值，以使多個依次連接的環(huán)形鏡提供隨機反饋。

可選地，多個環(huán)形鏡中，每相鄰兩個環(huán)形鏡之間的連接波導(dǎo)的長度設(shè)置為不同的預(yù)設(shè)值，以使多個依次連接的環(huán)形鏡提供隨機反饋。

可選地，環(huán)形鏡的反射率≤5％。

可選地，環(huán)形鏡的數(shù)量設(shè)置為7-30個。

本發(fā)明還提供一種集成片的制作方法，結(jié)構(gòu)簡單，可靠實用，集成性強。

一種集成片的制作方法，用于制作上述任一項的集成片，其特征在于，集成片的制作方法包括以下步驟：

S100、于SOI晶圓上制作掩膜，SOI晶圓包括硅襯底、二氧化硅下包層、頂層硅，對頂層硅進行光刻或刻蝕工藝形成環(huán)形鏡波導(dǎo)、定向耦合器、連接波導(dǎo)及輸光波導(dǎo)，并于每個環(huán)形鏡波導(dǎo)的兩端連接定向耦合器，以形成環(huán)形鏡；環(huán)形鏡設(shè)置為多個，多個環(huán)形鏡依次連接，提供隨機反饋；其中，

相鄰兩個環(huán)形鏡之間通過連接波導(dǎo)連通，位于其中一端部的環(huán)形鏡于遠(yuǎn)離相鄰環(huán)形鏡的一側(cè)連通有輸光波導(dǎo)；

S200、于頂層硅上沉積生長二氧化硅上包層，以形成集成片。