[发明专利]布拉格光栅及其制备方法、分布反馈激光器

说明书

本发明提供一种布拉格光栅及其制备方法、分布反馈激光器，属于半导体激光器技术领域。布拉格光栅，设置于分布反馈激光器中，包括：依次形成的的折射率具有差异的下光栅波导层、中光栅波导层以及上光栅波导层，中光栅波导层的折射率低于下光栅波导层的折射率和上光栅波导层的折射率，下光栅波导层与中光栅波导层的掺杂类型相同，上光栅波导层的掺杂类型与相邻层级的掺杂类型相反，用于在上光栅波导层形成反偏PN结，上光栅波导层沿分布反馈激光器的腔长方向间隔形成有多个凹槽，凹槽内填充有掩埋层，以平坦上光栅波导层。该布拉格光栅的耦合系数能够随分布反馈激光器的电流增加而升高，从而减少分布反馈激光器的腔损耗，进而拓展响应带宽。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体而言，涉及一种布拉格光栅及其制备方法、分布反馈激光器。

背景技术

随着数据中心和光纤接入网的发展，对于低成本、高比特率通讯系统的需求越来越大。为了尽量降低成本，在此类系统中一般都采用直接调制半导体激光器(通常采用分布反馈激光器)作为光源以省去外调制器所带来的额外复杂性及相应费用。

在目前的分布反馈半导体激光器中，常规的光栅设计使得注入电流的增加会引起其耦合系数的下降(因为载流子流经窄带隙材料时根据Kramers-Kronig关系会导致其折射率比宽带隙材料有更大的下降，这样注入电流的增加会使得光栅折射率差减小)，而光栅耦合系数的下降致使光腔中的分布反馈降低，从而导致腔损耗加大，这样的微分腔损耗是正值，即使得其微分净增益较低，所以其驰豫振荡频率会随之降低，使得其小信号强度调制响应带宽更窄而不利于高速直接调制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种布拉格光栅及其制备方法、分布反馈激光器，该布拉格光栅的耦合系数能够随分布反馈激光器的电流增加而升高，从而减少分布反馈激光器的腔损耗，进而导致净微分增益增加而拓展响应带宽。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种布拉格光栅，设置于分布反馈激光器中，包括：依次形成的折射率具有差异的下光栅波导层、中光栅波导层以及上光栅波导层，中光栅波导层的折射率低于下光栅波导层的折射率和上光栅波导层的折射率，下光栅波导层与中光栅波导层的掺杂类型相同，上光栅波导层的掺杂类型与相邻层级的掺杂类型相反，用于在上光栅波导层形成反偏PN结，上光栅波导层沿分布反馈激光器的腔长方向间隔形成有多个凹槽，凹槽内填充有掩埋层，以平坦上光栅波导层。

可选地，布拉格光栅设置于分布反馈激光器的P侧，下光栅波导层和中光栅波导层为P型掺杂，上光栅波导层为N型掺杂。

可选地，布拉格光栅设置于分布反馈激光器的N侧，下光栅波导层和中光栅波导层为N型掺杂，上光栅波导层为P型掺杂。

可选地，掩埋层与中光栅波导层的材料相同。

可选地，掩埋层与上光栅波导层之间还形成有浸润层，浸润层与掩埋层的材料相同。

可选地，下光栅波导层和上光栅波导层均采用铟镓砷磷材料，中光栅波导层采用磷化铟材料。

本发明实施例的另一方面，提供一种分布反馈激光器，采用上述任意一项的布拉格光栅。

可选地，该分布反馈激光器包括N型衬底，以及依序形成于N型衬底上的N型缓冲层、下限制层、有源层、上限制层、隔离层、布拉格光栅、P型隔离层、P型腐蚀停止层、P型上包层以及P型顶部覆盖层，其中，布拉格光栅的上光栅波导层背离N型衬底，且上光栅波导层为N型掺杂。

可选地，该分布反馈激光器包括N型衬底，以及依序形成于N型衬底上的N型缓冲层、布拉格光栅、下限制层、有源层、上限制层、隔离层、P型隔离层、P型腐蚀停止层、P型上包层、P型顶部覆盖层，其中，布拉格光栅的上光栅波导层背离N型衬底，且上光栅波导层为P型掺杂。

本发明实施例的又一方面，提供一种布拉格光栅的制备方法，包括：