[发明专利]一种基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器，其特征在于，包括InP衬底和InP包层，所述InP衬底和InP包层内设置有低折射率中心腔和位于低折射率中心腔两侧的PT布拉格反射光栅区，PT为宇称-时间对称的简称；

所述低折射率中心腔由低折射率材料包裹高折射率条波导构成，所述PT布拉格反射光栅区包括量子阱结构；

两侧的PT布拉格反射光栅区相对于低折射率中心腔对称分布；

所述PT布拉格反射光栅区从上往下包括上层、中间层和下层，所述上层为InGaAsP/InP光栅层，中间层为InAlGaAs量子阱有源层，下层为掺杂InAlGaAs/InP光栅层；

具有三层结构的PT布拉格反射光栅区位于低折射率中心腔x轴的两侧，且y轴为电流注入方向，FP腔沿z轴方向。

2.根据权利要求1所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器，其特征在于，所述InP衬底的下端面和InP包层的上端面设置有接触电极。

3.根据权利要求2所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器，其特征在于，所述低折射率中心腔由SiO₂材料包裹InAlGaAs条波导构成，所述低折射率中心腔的有效折射率低于两侧的PT布拉格反射光栅区的有效折射率。

4.根据权利要求3所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器，其特征在于，所述InGaAsP/InP光栅层的光栅周期与掺杂InAlGaAs/InP光栅层的光栅周期交错四分之一周期。

5.根据权利要求4所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器，其特征在于，对于单侧的PT布拉格反射光栅区，PT布拉格反射光栅区的周期为Λ，每个周期分为4个组成部分，每个组成部分对应的折射率为n₁,n₂,n₃,n₄，4个组成部分构成一个周期，这4个组成部分的折射率分布n应满足实部偶对称，虚部奇对称的空间分布，如公式(1)所示，其中n₁,n₂,n₃,n₄分别对应一个周期内4个组成部分的折射率分布，n₀为平均折射率，Δn为实部折射率变化，Δn’为虚部折射率，

6.一种权利要求5所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于InP衬底制备两侧的PT布拉格反射光栅区；

(2)制备低折射率中心腔。

7.根据权利要求6所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步为：

(101)基于InP衬底，采用电子束曝光制备光掩刻板，并利用干法刻蚀工艺对InP衬底进行刻蚀；

(102)填充InAlGaAs层并进行掺杂，并在该层上面生长一层InP，形成下层的掺杂InAlGaAs/InP光栅层；

(103)进行中间层InAlGaAs量子阱有源层的外延生长，形成InAlGaAs量子阱有源层；

(104)进行上层的InGaAsP层生长，利用光掩模和干法刻蚀工艺对InGaAsP层进行刻蚀，采用InP填充InGaAsP层，形成InGaAsP/InP光栅层，其中，InGaAsP/InP光栅层的光栅周期与掺杂InAlGaAs/InP光栅层的光栅周期交错四分之一周期。

8.根据权利要求7所述的基于PT布拉格反射波导的高功率半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步为：

(201)对半导体激光器的中心腔进行刻蚀，再对中心腔填充低折射率的SiO₂材料；

(202)进一步对中间的高折射率区域进行刻蚀，中心填充高折射率的InAlGaAs，再覆盖SiO₂层；

(203)刻蚀掉两侧的PT布拉格反射光栅区的SiO₂，再生长InP层，形成InP包层；

(204)在InP包层的上端面覆盖接触电极。