[发明专利]一种可调谐单纵模激光器及其制备方法

说明书

本公开提供了一种可调谐单纵模半导体激光器，包括：多层半导体层，其用于产生不同频率间隔的多纵模激光；包层，其设置在多层半导体层之上，用于限制光场和载流子扩散；欧姆接触层，其设置在包层之上；其中，在包层及欧姆接触层上光刻及刻蚀形成有第一脊型波导及第二脊型波导，第一脊型波导中心位置及第二脊型波导中心位置十字正交弯曲连接，第一脊型波导及第二脊型波导用于将不同频率间隔的多纵模激光实现特定频率的单纵模激光发射；多层半导体层与第一脊型波导构成第一法布里珀罗腔半导体激光器，多层半导体层与第二脊型波导构成第二法布里珀罗腔半导体激光器。本公开还提供了一种可调谐单纵模激光器的制备方法。

技术领域

本公开涉及半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种可调谐单纵模激光器及其制备方法。

背景技术

单纵模可调谐半导体高速半导体激光器是现代光通信网络的核心器件，尤其是在波分复用系统中的应用。通常采用布拉格光栅结构来实现半导体激光器的单模激射，常用的布拉格光栅结构有均匀光栅、四分之一相移光栅、取样光栅。均匀光栅一般采用全息技术获得，四分之一相移光栅和取样光栅由电子束光刻获得；布拉格光栅进行选模的缺点是需要对芯片进行二次外延，以及需要高分辨率的光刻机进行光栅结构的制作，增加了制作的时间和成本。一般还需要对激光器进行端面镀膜，以实现高功率的单模输出。

光通信系统中，1.3微米和1.55微米波长激光为光通信窗口的主要发射源。激光器的量子阱结构主要有InGaAsP和AlGaInAs两种材料体系，AlGaInAs材料的量子效率较高。一般采用窄脊波导结构来对光场的横向模式进行限制。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种可调谐单纵模激光器及其制备方法，基于游标效应筛选出激光模式中的单纵模，输出激射波长的边模抑制比较高，实现了可调谐单纵模的激光输出。

本公开的一个方面提供了一种可调谐单纵模半导体激光器，包括：多层半导体层，其设置在衬底上，其用于产生不同频率间隔的多纵模激光；包层，其设置在多层半导体层之上，用于限制光场和载流子扩散；欧姆接触层，其设置在包层之上；其中，在包层及欧姆接触层上光刻及刻蚀形成有第一脊型波导及第二脊型波导，第一脊型波导中心位置及第二脊型波导中心位置十字正交弯曲连接，第一脊型波导及第二脊型波导用于将不同频率间隔的多纵模激光实现特定频率的单纵模激光发射；多层半导体层与第一脊型波导构成第一法布里珀罗腔半导体激光器，多层半导体层与第二脊型波导构成第二法布里珀罗腔半导体激光器。

进一步地，第一脊型波导及第二脊型波导为条状型结构，其中，第一脊型波导的长度与第二脊型波导的长度不等。

进一步地，第一脊型波导及第二脊型波导的长度为600μm～1100μm，其宽度为2μm～4μm。

进一步地，第一脊型波导及第二脊型波导十字正交处弯曲连接的曲率半径为300μm～700μm。

进一步地，第一法布里珀罗腔半导体激光器及第二法布里珀罗腔半导体激光器采用独立的电激励。

进一步地，该激光器四个侧腔面为解理面，解理面不镀膜或镀膜，其中，解理面不镀膜时，其四个侧腔面均能面发射激光；解理面镀膜时，其一个或多个面作为出光面镀增透膜，其他面镀作为背光面镀高反膜。

进一步地，包层为InGsAsP层，其层厚为1.6μm；欧姆接触层为Zn高掺杂的InGaAsP层，掺杂浓度为3×10⁸～1×10⁹cm^-3，其层厚为50nm～100nm。

进一步地，多层半导体层包括生长缓冲层、下波导层、多量子阱有源层、上波导层及刻蚀自停止层，其中，生长缓冲层、下波导层、多量子阱有源层、上波导层及刻蚀自停止层依次设置在衬底上。