[发明专利]分布反馈半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种分布反馈（DFB）半导体激光器。所述DFB半导体激光器包括光栅和输出光端面，该光栅位于条状波导的欧姆接触层和波导上限制层两侧，由周期性的半导体和绝缘材料构成；所述输出光端面为刻蚀形成的垂直于衬底表面的端面，所述DFB半导体激光器无需解离就可以进行端面镀膜。本发明还涉及上述DFB半导体激光器的制备方法，所述DFB半导体激光器在整个制备方法中只需要一次外延，通过刻蚀波导两侧的欧姆接触层和上限制层、并填充绝缘材料实现所述DFB半导体激光器的光栅，通过刻蚀波导两端的上限制层、有源层、下限制层和一部分衬底以及整个晶片镀膜实现DFB半导体激光器的输出光端面。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器及其制备方法，尤其涉及一种分布反馈（DFB）半导体激光器及其制备方法。

背景技术

DFB半导体激光器是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，光栅分布在整个谐振腔中，利用光栅的选频特性对纵模进行选择，光波获得增益同时得到反馈。再加上横模结构的限制，从而实现纵模和横模的完全单模。由于光栅的选频特性，不同波长的激光的谐振腔损耗差别较大，因此在高速调制的情况下仍能保持完全单模状态，即动态单模。

目前，人们普遍采用内置光栅的结构、多次外延的方法制作DFB半导体激光器。所谓外延，指的是利用晶体生长动力学原理在衬底晶体上按照其晶格生长单晶薄膜的过程。在光电子材料中常用的外延方法主要有液相外延（LPE）、分子束外延（MBE）以及金属有机化合物化学气相外延（MOVPE）等技术。传统的DFB半导体激光器，在制作光栅之前，首先在衬底上外延生长一次（一次外延）；光栅制作完毕之后再进行至少一次的外延（二次外延）；外延结束以后，再经过其它后部工艺，才能制作出DFB半导体激光器。外延工艺需要耗费大量原材料，加之设备昂贵，所以此工序成本较高。而且，由于外延的加热作用会使光栅变形，为保证光栅质量，需要对二次外延提出更加苛刻的工艺要求，二次外延的制作成本比一次外延更高。因此，高昂的制作成本，成为阻碍DFB半导体激光器应用的主要原因。为此，人们提出表面光栅的方法，即在激光器各层结构外延生长以后，在表面直接刻蚀光栅以实现单纵模。表面光栅DFB半导体激光器只需要一次外延，能有效降低制作成本，在未来的光纤通讯网络具有广泛的应用前景。

然而，由于表面光栅距离有源层相对较远，纵模选择能力相对较弱。另外，DFB半导体激光器的两个输出端面会形成等效的Fabry–Pérot （FP）纵模，即使在纵模选择能力相对较强的传统DFB半导体激光器，为抑制FP模式，往往需要将DFB半导体激光器从衬底解理成多个长度为几百微米的激光器列，然后每列激光器装载到特殊的样品夹具上，放入真空镀膜设备对DFB半导体激光器端面镀光学膜。这种方式，不仅生产效率低下，而且，由于在镀抗反射膜之前已经将DFB半导体激光器从衬底解理开，该DFB半导体激光器制作完成以后已经是一个单独的分立器件，难以进行进一步的单片光子集成。而FP模式的干扰问题，对于纵模选择能力较弱表面光栅DFB半导体激光器尤为严重。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种只需一次外延、且可以在无需解离衬底的情况下有效抑制端面FP模式的DFB半导体激光器及其制备方法。