[发明专利]耦合波导、其制作方法及应用其的半导体光电子器件

权利要求书

1.一种耦合波导，包括从下往上依次分布的衬底(1)、下波导包层(2)、第一波导芯层(3)、隔离层(4)、第二波导芯层(5)和上波导包层(6)，其特征在于，所述第一波导芯层(3)为有源波导层，所述第二波导芯层(5)为耦合导引波导层，所述第二波导芯层(5)具有横向宽度沿导光方向逐渐变化的宽度渐变段，所述上波导包层(6)覆盖于所述第二波导芯层(5)的上方和侧面。

2.如权利要求1所述的耦合波导，其特征在于：所述第二波导芯层(5)宽度渐变段的横向宽度沿导光方向先逐渐变宽、再逐渐变窄。

3.如权利要求1所述的耦合波导，其特征在于：所述第一波导芯层(3)为多量子阱有源层。

4.如权利要求1所述的耦合波导，其特征在于：所述耦合波导为脊波导，所述隔离层(4)、第二波导芯层(5)和上波导包层(6)形成所述脊波导的脊形部分。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的耦合波导的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在洁净的外延片上一次外延依次生长下波导包层(2)、第一波导芯层(3)、隔离层(4)以及第二波导芯层(5)；

S2：对所述第二波导芯层(5)进行处理，形成横向宽度沿导光方向变化的宽度渐变段；

S3：进行二次外延形成覆盖于所述第二波导芯层(5)的上方和侧面的上波导包层(6)。

6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述对第二波导芯层(5)进行处理的步骤包括用电子束曝光在所述第二波导芯层(5)上制作掩膜，再通过先干法刻蚀、后湿法腐蚀所述第二波导芯层(5)的过程。

7.如权利要求5或6所述的制作方法，其特征在于：在所述步骤S3之后还包括通过干法对所述上波导包层(6)和隔离层(4)进行刻蚀以形成脊波导的步骤。

8.一种具有权利要求1-4中任一项所述的耦合波导的半导体光电子器件，其特征在于，所述半导体光电子器件包括电吸收调制器(EAM)或光探测器，所述耦合波导第二波导芯层(5)与所述电吸收调制器(EAM)或光探测器对应部分的横向宽度沿导光方向逐渐变窄。

9.如权利要求8所述的半导体光电子器件，其特征在于，所述半导体光电子器件还包括与所述电吸收调制器(EAM)或光探测器共用同一耦合波导的半导体光放大器(SOA)，所述耦合波导的第二波导芯层(5)与所述半导体光放大器(SOA)对应部分的横向宽度沿导光方向逐渐变宽。

10.如权利要求9所述的半导体光电子器件，其特征在于，所述半导体光放大器(SOA)与所述电吸收调制器(EAM)或光探测器沿导光方向先后相邻设置，所述第二波导芯层(5)的横向宽度沿导光方向先逐渐变宽再逐渐变窄。

11.如权利要求8所述的半导体光电子器件，其特征在于：所述第一波导芯层(3)材料的对应波长为1260～1600nm、所述第二波导芯层(5)材料的对应波长为1000～1500nm。

12.如权利要求8所述的半导体光电子器件，其特征在于：所述第一波导芯层(3)材料的对应波长为700～1000nm、所述第二波导芯层(5)材料的对应波长为500～900nm。

13.如权利要求8～12中任一项所述的半导体光电子器件，其特征在于，所述电吸收调制器(EAM)的出光端面上设有一层端面反射率范围在10-8到10％的介质膜。

14.如权利要求8～12中任一项所述的半导体光电子器件，其特征在于，所述光探测器的出光端面上有一层端面反射率在90％以上的介质膜。