[实用新型]一种带有功率放大器的单纵模沟槽F-P激光器

说明书

本实用新型涉及一种带有功率放大器的单纵模沟槽F‑P激光器，包括基片，所述基片的顶部设置有脊型波导，所述基片中设置有沟槽，所述沟槽设置于所述脊型波导的正下方，所述沟槽的排布方向与所述脊型波导延伸的方向倾斜布置；所述脊型波导的后方连通设置有功率放大器。实用新型的一个用途是，本方案锥形放大器和沟槽激光器的结合，可以实现在保持单纵模的基础上，达到高功率输出的良好结果。并且所有结构的制备都可以采用普通的紫外光刻机实现，极大地降低了制备成本和加工难度。

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，更具体地，本实用新型涉及一种带有功率放大器的单纵模沟槽F-P激光器。

背景技术

近年来，随着云计算、物联网、5G等新兴信息技术的出现，人类社会对于信息流量的需求与日俱增，给光通信领域带来了前所未有的挑战，半导体激光器作为光通信系统的核心部件，是目前光通信发展的重要研究领域之一。低成本、低能耗、高速率的半导体激光器是下一代高速光通信系统的理想光源。

F-P激光器由于其结构简单，可以大规模高效的制造，但是由于其多纵模运行导致的模式分配噪声，极大地限制了在高速网络中的应用。DFB激光器作为目前主流的单纵模激光器取得了巨大的成功，不仅拥有较高的边模抑制比，而且可以实现很高的直接调制速率。但是，DFB激光器除了需要极高精度的制备流程和复杂的二次外延生长，还由于器件腔面随机的反射相位，使得成品率往往很低。另外，采用表面刻蚀沟槽结构可以实现器件的单纵模运行，但是由于刻蚀沟槽在器件脊波导的表面，远离有源区无法提供有效的耦合系数。而且，表面刻蚀沟槽为了实现良好的发光特性，往往需要增加刻蚀深度，但是过大的刻蚀深度会引起强烈的表面态复合，降低器件的发光特性；且刻蚀沟槽带来的刻蚀损伤以及沟槽的引入造成谐振腔中光波的损耗，器件的输出功率较小。

因此，需要一种新型的单纵模沟槽F-P激光器，能够解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决现有的单纵模F-P激光器制备困难或器件输出功率小的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种带有功率放大器的单纵模沟槽F-P激光器，包括基片，所述基片的顶部设置有脊型波导，所述基片中设置有沟槽，所述沟槽设置于所述脊型波导的正下方，所述沟槽的排布方向与所述脊型波导延伸的方向倾斜布置；所述脊型波导的后方连通设置有功率放大器。

优选地，所述功率放大器为锥形放大器，所述锥形放大器的两侧边与脊型波导延伸方向的夹角为5°。

优选地，所述基片包括底部的一次外延结构以及顶部的二次外延结构，所述沟槽设置于所述一次外延结构与所述二次外延结构之间；所述脊型波导以及所述功率放大器为所述二次外延结构的一部分。

优选地，所述一次外延结构从下往上依次包括N-GaAs衬底、N-GaAs缓冲层、N-AlGaAs下包层、GaAs下波导层、In(Ga)As量子点有源区、GaAs上波导层以及P-GaAs/AlGaAs斜槽层，所述斜槽设置于所述P-GaAs/AlGaAs斜槽层中；所述二次外延结构从下往上依次包括P-AlGaAs上包层以及P⁺-GaAs衬底欧姆接触层。

优选地，所述沟槽的排布方向与所述脊型波导延伸方向的夹角为86°，所述沟槽的宽度为1μm。

优选地，所述沟槽设置有平行排布的两条，两条所述沟槽之间的距离为10μm；所述沟槽与所述基片的有源区距离50nm。