[发明专利]具有微腔结构的分布式反馈激光器及制备方法

权利要求书

1.一种具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，包括：自顶向下依次设置的P电极、P掺杂层、量子阱有源层、N掺杂层、衬底和N电极；

所述P电极位于所述P掺杂层的表面中央位置，所述P电极两侧分别设置有一个空气微孔波导阵列，所述空气微孔波导阵列由按照第一预设排布结构排布的多个第一空气微孔形成，每个所述第一空气微孔均贯穿所述P掺杂层、所述量子阱有源层和所述N掺杂层，并在所述衬底上表面截止；

所述分布式反馈激光器还包括：微腔结构，所述微腔结构设置在所述P电极的正下方，所述微腔结构由按照第二预设排布结构排布的多个第二空气微孔形成，每个所述第二空气微孔均贯穿所述P掺杂层、所述量子阱有源层和所述N掺杂层，并在所述衬底上表面截止。

2.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述第一预设排布结构至少包括三角晶格结构或四方晶格结构。

3.根据权利要求2所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述第二预设排布结构是在所述第一预设排布结构的基础上去掉预设数量的空气微孔后形成的排布结构。

4.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述微腔结构中第二空气微孔的大小和周期与所述空气微孔波导阵列中第一空气微孔的大小和周期相同。

5.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述微腔结构中第二空气微孔的大小与所述空气微孔波导阵列中第一空气微孔的大小相同，所述微腔结构中第二空气微孔的周期与所述空气微孔波导阵列中第一空气微孔的周期不同。

6.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述第一空气微孔的截面形状至少包括圆形、椭圆形、正多边形或矩形。

7.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述第二空气微孔的截面形状至少包括圆形、椭圆形、正多边形或矩形。

8.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，两个空气微孔波导阵列中的空气微孔形成二维图形结构，所述二维图形结构形成二维平板光子晶体，所述二维平板光子晶体产生光子禁带，形成线缺陷光子晶体波导；

其中，沿线缺陷光子晶体波导方向去除所述二维图形结构中的部分列空气微孔，使得波导宽度变大；或，沿线缺陷光子晶体波导方向去除所述二维图形结构中的部分列空气微孔后，将所述P电极的两侧的图形拉开预设距离，改变两侧第一空气微孔的距离。

9.根据权利要求1所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器，其特征在于，所述空气微孔波导阵列的长边边长范围为5-100μm，短边边长范围为2-50μm。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的具有微腔结构的分布式反馈激光器的制备方法，其特征在于，包括：

利用气相沉积法PECVD在衬底片上生长SiO₂层；

在SiO₂层的表面涂覆电子束胶；

利用电子束曝光的方法在所述电子束胶上制备所述空气微孔波导阵列和所述微腔结构的掩膜图形；

利用ICP干法刻蚀技术，将形成的掩膜图形刻蚀到SiO₂层上；

去掉刻蚀残留的电子束胶，完成掩膜图形转移和SiO₂硬掩膜的制备；

再进行一次ICP干法刻蚀，实现P掺杂层、N掺杂层、量子阱有源层、空气微孔波导阵列以及微腔结构的刻蚀，得到含有量子阱有源区的光子晶体波导，所述光子晶体波导中的空气微孔波导阵列由第一空气微孔按照第一预设排布结构排布形成；所述光子晶体波导中的微腔结构由第二空气微孔按照第二预设排布结构排布形成；

去除SiO₂层，并在所述P掺杂层远离所述量子阱有源层的一侧制备P电极，以及，在N掺杂层远离所述量子阱有源层的一侧制备N电极。