[发明专利]一种采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器

权利要求书

1.一种采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，包括：

三层平板波导(1000)，包括至上而下的上波导层(1100)、芯层(1200)及下波导层(1300)，其中，所述上波导层(1100)为脊形，其脊背或脊侧面上形成有表面高阶光栅(1111)；所述表面高阶光栅(1111)的特征尺寸大于1微米；

金属电极(2000)，包括上表面金属(2100)和下表面金属(2200)，所述上表面金属(2100)形成在所述上波导层(1100)的上表面，所述下表面金属(2200)形成在所述下波导层(1300)的下表面；

电绝缘层(3000)，其形成在脊形波导(1110)的所述表面高阶光栅(1111)凹槽表面、脊形波导(1110)的两侧面以及上波导层(1100)除脊形波导(1110)外的其它部分的表面，使得电流只能从脊形波导上表面无刻槽区域注入；所述表面高阶光栅(1111)的总长度大于所述脊形波导(1110)的宽度。

2.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述表面高阶光栅(1111)可以设置于腔长任意位置，包括靠近前腔面、远离前腔面。

3.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述表面高阶光栅(1111)制作方法包括接触式光刻、电子束曝光制作。

4.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器为单次外延器件。

5.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述芯层(1200)的结构可以是量子阱、量子点、纳米线。

6.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述上表面金属(2100)用于实现激光器P面的电注入，材料包括TiAu、TiPtAu。

7.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述下表面金属(2200)用于N面实现欧姆接触，材料包括TiAu、AuGeNi/Au。

8.根据权利要求1所述的采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器，其特征在于，所述上波导层(1100)上的脊形波导(1110)的结构包括掩埋异质结、增益导引型。

9.一种采用表面高阶光栅的直接调制半导体激光器的制备方法，包括：

S1，在外延片上生长二氧化硅或氮化硅掩模材料；

S2，在所述二氧化硅或氮化硅掩模材料上采用光刻或电子束曝光工艺实现图形转移以制作脊形波导(1110)；

S3，在所述脊形波导(1110)上采用刻蚀或腐蚀方法制作表面高阶光栅(1111)，去除二氧化硅或氮化硅掩模材料；所述表面高阶光栅(1111)的特征尺寸大于1微米；

S4，重复S1至S3，制作脊型波导(1110)；

S5，再次生长二氧化硅或氮化硅绝缘材料作为电绝缘层(3000)，在脊型波导(1110)上表面没有凹槽的地方开电注入窗口；所述电绝缘层(3000)形成在脊形波导(1110)的所述表面高阶光栅(1111)凹槽表面、脊形波导(1110)的两侧面以及上波导层(1100)除脊形波导(1110)外的其它部分的表面，使得电流只能从脊形波导上表面无刻槽区域注入；所述表面高阶光栅(1111)的总长度大于所述脊形波导(1110)的宽度；

S6，制作上表面金属(2100)，通过光刻或电子束曝光转移图形，采用腐蚀或剥离工艺将P面金属图形化；

S7，磨抛N面衬底，制作下表面金属(2200)，最后快速热退火使N面衬底和N面金属形成欧姆接触。