[发明专利]一种采用多周期表面DFB光反馈系统抑制1550nm SLD器件F-P激射的方法

说明书

一种采用多周期表面DFB光反馈系统来抑制SLD器件的F‑P激射的方法属于光电子器件的结构设计与制备工艺领域。已知普通超辐射发光二极管不足之处是在传统激光器结构基础上，通过各种局部结构调整来破坏法布里‑珀罗(Fabry‑Perot，F‑P)型前后腔面之间的光振荡，进而抑制光激射的发生，该类SLD发光稳定性差、器件老化时会产生激射。本发明不单纯地抑制F‑P振荡，而是在各种传统抑制F‑P振荡的基础上，引入另外一个完全不同的光振荡系统，该光振荡系统参与竞争高能级载流子以达到钳制腔面间的F‑P增益、湮灭F‑P激射的目的，在确保该光振荡系统具有模式竞争能力强、对增加器件功率有益、对扩展光谱宽度有益等优点，并且在大电流注入下该光振荡系统不具备单独激射能力的同时，该结构器件只依靠后期制作工艺就能够实现，规避开二次外延生长工艺。

技术领域

本发明涉及到一种利用多周期表面DFB光反馈系统抑制超辐射发光管(SLD)激射的方法，在普通1550nm SLD器件脊形台面中引入一个多周期表面DFB光反馈系统来抑制腔面间法布里-珀罗增益。特别涉及光电子器件的结构设计与制备工艺领域。

背景技术

传统抑制光激射的方法，主要是在激光器结构基础上，通过各种局部结构调整来破坏法布里-珀罗(Fabry-Perot，F-P)型前后腔面之间的光振荡，进而抑制光激射的发生。虽然被抑制，但F-P腔始终存在，或者说始终只有F-P振荡这一种光振荡模式可能存在，电流增加时，光谱宽度则逐渐减小，当驱动电流增大到一定程度，或抑制部分老化时，器件则发生激射，自发超辐射被激射代替，器件失效。在现有的实验水平下，即使采用多种抑制结构实现了超辐射发光，也很难保证器件在大电流注入、抗反射膜老化等状态下不再发生激射现象，因此采用一种特殊结构来保证器件长期可靠工作很有必要。

本发明不单纯地抑制F-P振荡，而是在各种传统抑制F-P振荡的基础上，利用多周期表面DFB光反馈系统的器件新结构来抑制激射，即在普通SLD器件脊形台面中引入一个多周期 DFB光反馈系统来钳制腔面间F-P增益，设计其光栅结构，并给出实现方法。该光反馈系统参与竞争高能级载流子以达到钳制腔面间的F-P增益、湮灭F-P激射的目的，在确保该光振荡系统具有模式竞争能力强、对增加器件功率有益、对扩展光谱宽度有益等优点，并且在大电流注入下该光振荡系统不具备单独激射能力的同时，该结构器件只依靠后期制作工艺就能够实现，规避开二次外延生长工艺。另外，因为DFB光反馈系统的参与，整个器件的波长温漂系数下降，波长稳定性增强。

发明内容

为了最大限度抑制器件F-P激射，本发明所设计器件采用如下两种传统抑制激射结构，如图1所示：

(1)器件前后腔面蒸镀理论值小于10^-2抗反射膜；(2)器件出射端一侧采用半条脊形电注入结构，另一侧采用非注入吸收结构。

除了上述传统抑制技术，本发明提出了利用多周期表面DFB光反馈系统抑制激射技术。本发明所采用的多周期表面DFB结构主要在上述结构(2)中实施，在器件脊形台面上制作表面DFB光反馈系统，如图2所示，DFB采用周期纳米洞结构，共有四组周期分别对应于波长1520nm、1540nm、1560nm和1580nm DFB光栅的纳米洞结构，这四种周期的纳米洞沿脊形台面顺向排列，剖面图如图3所示。DFB光栅对应波长规避有源层量子阱设计激射波长1530nm、1550nm和1570nm，目的是钳制增益的同时，均化光谱强度、拓展光谱宽度且确保谱宽在60nm以上。

附图说明

图1：SLD整体结构示意图。

其中各数字代表的含义是：1：脊形台面 2：上限制层 3：上波导层 4：有源层 5：下波导层 6：下限制层

图2：脊形台面上DFB纳米洞周期结构示意图

图3：SLD横向剖面示意图

具体实施方式