[发明专利]波长稳定DFB激光器及切趾光栅的制备方法

说明书

一种波长稳定DFB激光器切趾光栅，包括：一衬底；一下限制层，其制作在衬底上；一下波导层，其制作在下限制层上；一有源层，其制作在下波导层上；一上波导层，其制作在有源层上；一上限制层，其制作在上波导层上；一欧姆接触层，其制作在上限制层上；其中，在欧姆接触层的上面按预定距离开有不同深度的V形光栅沟槽，该V形光栅沟槽的深度均达到上限制层内。本发明可以实现单个半导体激光器的窄线宽输出以及波长稳定。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，涉及激光泵浦、光通信以及其他很多光电器件耦合处理，尤其涉及一种波长稳定DFB激光器及切趾光栅的制备方法。

背景技术

大功率半导体激光器具有电光转换效率高、可靠性好、体积小等有点，近些年被广泛用作固体激光器、光纤激光器和放大器的泵浦源，推动了全固态激光器快速全面的发展。然而典型的半导体激光器存在输出激光光谱宽(3-6nm)、波长温漂系数大(0.3nm/℃)等缺点，而半导体激光器泵浦的激光器吸收谱线宽都比较窄，不利于被泵浦的激光器高效稳定的工作。因此实现窄光谱宽度、波长稳定输出的大功率半导体激光器成为推动全固体激光器向更高功率发展的重要先决条件。而实现窄线宽波长稳定输出最有效的方法就是在激光器的内部建立一个分布反馈布拉格光栅(DFB)，通过光的反馈来实现波长的锁定。

文献(Kanskar M，He Y，Cai J，et al.53％wallplug efficiency 975nmdistributed feedback broad area laser(转换效率为53％的975nm分布反馈宽条激光器).ELECTRONICS LETTERS，2006，42(25).)设计了一种高效率大功率波长稳定的DFB激光器，其线宽为温漂系数为通过在激光器内部制作分布反馈布拉格光栅可以很好的实现波长稳定和窄线宽输出。

常规折射率耦合型DFB激光器存在如下缺点：模式简并、动态单模工作稳定性不高、端面特性控制较难端面出光功率利用率低。在传统的DFB半导体激光器模型中，由于光栅槽的高指数对比度，光栅长度与光栅深度有着密切的关系，并且这些光栅槽会引入额外的散射损失，当刻蚀深度稍有改变时，散射损失也会随之产生变化；常规的增益耦合型DFB激光器，是直接将光栅刻蚀在有源区，光栅材料增益周期性变化，能够实现有效光场与光栅更好地耦合，但是刻蚀完光栅后再二次外延生长波导层，会在有源区引入大量非辐射复合中心，造成散射现象，影响器件性能和寿命。当把光栅制作为切趾光栅时，额外的散射损失就会减少很多，从而可以达到提高激光器的功率和转换效率的效果。切趾光栅的目的是调节布拉格光栅的内部相互作用，包括沿谐振腔的光密度的分布和总的光反馈对刻蚀深度的敏感度下降。在大功率半导体激光器中，光密度在耦合前端会增加，所以在耦合输出端一个刻蚀深度比较浅的弱的光栅更适合，这样可以减少这一区域高密度的散射损失。

关于切趾光栅的研究可以追溯到20世纪末21世纪初，切趾光栅就被应用在平面波导的光纤激光器的光传输中，2006年在微波滤波器的研究中发现，把微波滤波器中的普通光栅替换为切趾光栅，可以消除多频率的波的频谱图中的“涟漪”，得到更好的滤波效果。将切趾光栅融入分布反馈布拉格光栅应用在大功率半导体激光器中从原理上来说应该可以得到更好的波长稳定效果以及单模特性。

发明内容

本发明的目的是提出的一种波长稳定DFB激光器及切趾光栅的制备方法，其可实现单个半导体激光器的窄线宽输出以及波长稳定。

为达到上述目的，本发明提供一种一种波长稳定DFB激光器切趾光栅，包括：

一衬底；

一下限制层，其制作在衬底上；

一下波导层，其制作在下限制层上；

一有源层，其制作在下波导层上；

一上波导层，其制作在有源层上；

一上限制层，其制作在上波导层上；