[发明专利]激光器的侧边耦合光栅及其制备方法、包含其的激光器

说明书

一种激光器的侧边耦合光栅的制备方法，包括步骤1：刻蚀制备激光器脊条波导，在脊条波导样品上做好电子束光刻对准标记并涂上光刻胶；步骤2：对涂上光刻胶的脊条波导两侧进行初步电子束曝光；步骤3：确定电子束曝光后的光栅掩膜与脊条波导的距离偏差，并在光栅版图中修正这一偏差；步骤4：利用修正的光栅版图对样品进行正式电子束曝光并显影；步骤5：溅射金属并进行剥离，形成侧边耦合光栅。通过该制备方法，能够制备紧靠脊条波导的完美反馈光栅，为激光器的分布反馈选模提供良好的结构基础，并减少了电子束曝光的时间，降低成本。

技术领域

本发明涉及半导体技术及纳米加工领域，进一步涉及一种侧边耦合激光器金属光栅的制备方法，以及依照该制备方法所制成的光栅，以及包含该光栅的激光器。

背景技术

半导体激光器由于体积小、成本低、易于集成等优点，在很多领域都有广泛的应用，如空间通信、气体探测、激光对抗等。尤其是中红外2～5μm波段的半导体激光器受到越来越多的关注，这是由于2～5μm是非常重要的大气窗口，许多气体分子的吸收特征谱线都在这个波段内，因此对于大气监测、矿井瓦斯气体探测等民用项目中有很大的应用潜力，利用这个波段的半导体激光器制备的可调谐激光器大气光谱技术(Tunable Diode LaserAtmosphere Spectrum，简称TDLAS)对各种气体进行监测。而在这个波段的半导体激光器工作材料的选择上，锑化物的带隙正好覆盖了1.7～4.4μm的波段，因此锑化物量子阱激光器已经成为这一波段最热门的研究对象。

对于气体探测的应用，由于各种气体分子的吸收谱线相隔很近有所交叠，因此为了精确检测，对激光器的光谱有很高的要求，需要有很窄的光谱宽度，且单模激射，而对激光器的功率要求并不是很高，为了达到这一要求，分布反馈(Distributed Feed Back，简称DFB)激光器是一个很好的选择，这是由于DFB激光器的单模窄线宽的特性很符合这个要求。

常规的DFB激光器通常采用二次外延的方式，即在材料外延的过程中，生长到激光器的上限制层后停止生长，制备刻蚀光栅，而后继续外延过程完成总体的材料生长。尤其对于锑化物DFB激光器而言，由于限制层有高Al组分，这种二次外延的方式将会在材料暴露在空气中的时候严重氧化，从而影响激光器的性能。为了解决这个问题，侧边耦合光栅应运而生，即一次性完成激光器外延结构的生长，在激光器制备工艺过程中，在刻蚀制备的脊条波导两侧通过光刻制备光栅，从而达到分布反馈的效果。而制备侧边耦合光栅，是一个难点，这是由于事前制备了脊条波导，有一定的高度和宽度，不同于平面的光刻，在甩胶的过程中会在脊条底部出现堆胶的现象，对于常用的全息曝光来说，不能充分曝透。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提出一种激光器的侧边耦合光栅制备方法。

为实现上述目的，本发明提出一种激光器的侧边耦合光栅的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：刻蚀制备激光器脊条波导，在所述脊条波导上做好电子束光刻对准标记并涂上光刻胶；

步骤2：对涂上光刻胶的脊条波导两侧进行初步电子束曝光；

步骤3：确定电子束曝光后的光栅掩膜与脊条波导的距离偏差，并在光栅版图中修正这一偏差；

步骤4：利用修正的光栅版图对样品进行正式电子束曝光并显影；

步骤5：溅射金属并进行剥离，形成侧边耦合光栅。

根据本发明的一具体实施方案，所述的激光器脊条波导是通过干刻蚀法形成，脊条波导的宽度为3～5μm。

根据本发明的一具体实施方案，其特征在于，步骤2中的电子束曝光对准标记采用接触式紫外光刻制备。

根据本发明的一具体实施方案，所述的侧边光栅版图利用软件进行绘制编辑。