[发明专利]二维光栅双波长DFB激光器的制作方法

说明书

一种二维光栅双波长DFB激光器的制作方法，包括步骤1：在衬底上依次外延生长缓冲层、下分别限制层、多量子阱和上分别限制层；步骤2：在上分别限制层上涂甩光刻胶；步骤3：调整全息曝光的干涉条纹周期，进行第一次全息曝光；步骤4：调整全息曝光的干涉条纹周期，在垂直上一次全息曝光的方向上，进行第二次全息曝光；步骤5：显影，并刻蚀出光栅形貌；步骤6：将一部分多量子阱和上分别限制层腐蚀掉；步骤7：在有源区的上分别限制层和无源区的下分别限制层上外延生长包层和接触层；步骤8：在有源区的接触层上刻蚀有源波导结构，在无源区的接触层上刻蚀无源波导结构；步骤9：在有源区的波导上做电极，将衬底减薄，制作背面电极，完成制备。

技术领域

本发明属于光电子器件领域，具体涉及一种二维光栅双波长DFB激光器的制作方法。

背景技术

双波长激光器在全光时钟恢复和光载微波源上受到广泛关注。该类器件目前主要分为三类：共腔型、串行型和并行型。其中，共腔和串行型具有结构紧凑的优点，但是由于其中一个光腔的激射光会对另一个光腔有影响，导致双波长光腔不均匀，器件工作不稳定。并行型是将两个具有不同激射波长的DFB激光器，经光合波器实现双波长输出。相对共腔和串行型，可以很好地避免两个DFB激光器光腔之间的串扰，具有较高的工作稳定性。双波长激光器主要的制作难点在于如何实现两个具有不同激射波长的DFB激光器。迄今，研究人员已经提出了一些制作方案。例如，C.Zhang，et al.-(Optics Letters 2013，38：3050-3052)提出用选区上分别限制层外延生长的方法，使不同DFB激光器的上分别限制层具有不同的厚度，从而实现激光器波导的模式折射率不同；M.Mohrle，et al.-(Ieee Journal ofSelected Topics in Quantum Electronics 2001，7：217-223)提出在两个DFB激光器采用不同的光栅周期；S.Nishikawa，et al.-(Applied Physics Letters 2004，85：4840-4841)提出在一个DFB激光器中引入1/4波长相移结构，实现拍频和外部注入信号的锁定等等。这些方法主要是采用多次材料外延生长、多次光栅制作或者使用昂贵的电子束曝光设备，一方面，器件的成本提高，另一方面，器件的制作工艺复杂，导致成品率下降。另外一种制作工艺相对简单的方法是通过改变两个DFB激光器的波导的宽度来实现不同波长的激射，但是，这种方法对波导光刻和刻蚀工艺要求非常苛刻，导致器件制作难度大。

本发明采用二维光栅的方法制作双波长DFB激光器，只需要连续的两次全息曝光即可制作出横向和纵向周期不同的二维光栅，两个DFB激光器的波导方向分别沿二维光栅的横向和纵向，从而使得两个DFB激光器具有不同的光栅周期，再通过光合波器的合波，实现双波长的同时输出。相比其他的发明，本发明只需利用普通的光电子器件制备工艺，可极大地简化双波长激光器的制作工艺，降低成本。另外，二维光栅还具有抑制DFB激光器调模的作用，进一步提高器件的工作稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种二维光栅双波长DFB激光器的制作方法，可以获得稳定的双波长输出，本发明公开的器件可以降低制作工艺的复杂度以及制作成本。

本发明提供一种二维光栅双波长DFB激光器的制作方法，包括如下制作步骤：

步骤1：在衬底上依次外延生长缓冲层、下分别限制层、多量子阱和上分别限制层；

步骤2：在上分别限制层上旋涂用于制作光栅的光刻胶；

步骤3：调整全息曝光的干涉条纹周期，进行第一次全息曝光；

步骤4：调整全息曝光的干涉条纹周期，在垂直于上一次全息曝光的方向上，进行第二次全息曝光；

步骤5：显影，并刻蚀出光栅形貌；

步骤6：将一部分多量子阱和上分别限制层腐蚀掉，该腐蚀掉的部分为无源光合波器区，剩余的部分为有源激光器区；