一种含侧边吸收区的超辐射发光管制造技术

本发明专利技术涉及一种含侧边吸收区的超辐射发光管，包括脊波导增益区、侧边吸收区和侧边电隔离区，在超辐射发光管的脊的侧边制备侧边电隔离区和侧边吸收区，侧边电隔离区使脊波导增益区与侧边吸收区形成电隔离。本发明专利技术利用侧边吸收区所具有的光吸收特性，减小了脊波导侧边近波长或亚波长量级的凹凸结构对光产生的散射或者衍射，有效抑制了可能形成的反馈回路，减小了激射对器件的光谱特性产生的不良影响，实现了超辐射发光管平滑的较宽的光谱输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，具体涉及一种含侧边吸收区的超辐射发光管。
技术介绍
超辐射为放大的自发发射ASE(AmplifiedSpontaneousEmission)，超辐射发光管(SLD)即是一种放大自发发射的半导体器件。超辐射发光管发射的光在波导中传播时获得光增益，但不存在光反馈(理想情况下)或者光反馈很弱，因而不会形成激射振荡，可将其视为一种具有单程光增益的半导体光放大器，它辐射出的光为弱相干光，其光学特性介于半导体激光器与发光二极管之间。与一般发光二极管相比，超辐射发光管的输出功率更高，并且光斑尺寸小，光的发散角较小，易于与单模光纤耦合；与激光器相比，在具有相当的输出光功率的同时，超辐射发光管具有宽的光谱和更短的相干长度，可以显著地降低光纤圈中瑞利(Rayleigh)背向散射的瞬时波动和非线性克尔效应所引起的噪声；而且超辐射发光管的温度特性比较好，这些独特的优异性弥补了半导体激光器与一般发光二极管的不足，也使超辐射发光管成为光纤陀螺，光纤水听器，光时域反射仪(OTDR)、局域网(LAN)，波分复用光纤通讯以及光处理技术等许多应用领域的理想光源。正因为如此，自从l971年Kurbatov等人首次制得半导体超辐射发光管以来，超辐射发光管得到了迅速发展。人们围绕着提高输出功率和耦合效率、增加光谱宽度、降低相干长度、提高调制频率、降低光谱调制深度等问题，对超辐射发光管开展了广泛的研究工作。超辐射发光管要求有很高的输出功率，而又不产生激射振荡。提高输出功率最简单的办法就是增大注入电流，但是过高的注入电流可能会导致激射振荡。激射振荡的产生将对器件的宽光谱特性产生显著的不良影响，而宽光谱是超辐射发光管的最重要的特征之一，因此实现超辐射发光的关键是抑制F-P腔振荡，尽可能地减少光反馈。在这一关键特性方面，人们做了很多努力，目前主要有以下几种办法:(1)在超辐射发光管腔引入非泵浦吸收区。含非泵浦吸收区结构的超辐射发光管是最早和较常用的主要结构之一。它通常是在器件后端面制作一个非泵浦吸收区，根据吸收区的形状不同，又可分为平面波导吸收区、直波导吸收区、弯曲吸收波导结构、锥形吸收波导结构。(2)蒸镀增透膜的方法。为了减小器件的输出端面的反射，可以采用出光端面蒸镀增透膜，而在另外的一面蒸镀高反膜以达到增加超辐射光的出射功率，减小反馈激射。(3)倾斜电极条形结构或者弯曲波导结构可以减少端面反馈。目前在技术上常常综合利用上述几种方法。成熟的产品对端面镀膜以及制备工艺的精度的要求很高。尽管如此，光刻制备工艺仍然存在一定的精度问题，导致在制作脊波导时，侧边会形成近波长或亚波长量级的凹凸结构。由于这些结构会对光产生散射或者衍射，因而有很少部分光可以形成反馈回路，而这些反馈回路会形成激射，从而对器件的光谱特性产生不良影响。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种含侧边吸收区的超辐射发光管，利用侧边吸收区所具有的光吸收特性，有效抑制可能形成的反馈回路，实现超辐射发光管平滑的较宽的光谱输出。本专利技术提出的技术方案如下：一种含侧边吸收区的超辐射发光管，包括脊波导增益区、侧边吸收区和侧边电隔离区，在超辐射发光管的脊的侧边制备侧边电隔离区和侧边吸收区，侧边电隔离区使脊波导增益区与侧边吸收区形成电隔离。进一步地，所述侧边吸收区为一段或多段。进一步地，当所述侧边吸收区为多段时，所述多段侧边吸收区位于脊的同侧。进一步地，当所述侧边吸收区为多段时，所述多段侧边吸收区位于脊的不同侧。进一步地，所述脊的同一侧的侧边吸收区为一段或多段。进一步地，所述多段侧边吸收区相对于脊对称分布。进一步地，所述多段侧边吸收区相对于脊呈互补式对称分布或镜像对称分布。进一步地，所述超辐射发光管还包括沿脊波导增益区长度方向的端面制备的脊波导电隔离区和脊波导吸收区，其中，脊波导电隔离区使脊波导吸收区和脊波导增益区形成电隔离。进一步地，脊波导增益区的出光端面镀有高透膜，出光端面与脊波导增益区的夹角大于80度，小于等于90度；在与出光端面相对的脊波导吸收区的端面镀高反射率的光学介质膜。进一步地，脊波导增益区在邻近出光端面的位置制备弯曲波导结构。本专利技术的有益效果：本专利技术利用侧边吸收区所具有的光吸收特性，减小了脊波导侧边近波长或亚波长量级的凹凸结构对光产生的散射或者衍射，有效抑制了可能形成的反馈回路，减小了激射对器件的光谱特性产生的不良影响，实现了超辐射发光管平滑的较宽的光谱输出。另外，本专利技术由于有效抑制了端面反馈形成的激射振荡，因此，对出光端面所镀增透膜的要求可以适当降低，也可适当降低对制备工艺精度的要求。附图说明图1是本专利技术提出的一种含侧边吸收区的超辐射发光管的结构示意图；图2a是本专利技术提出的单侧任意位置含吸收区的脊波导示意图；图2b是本专利技术提出的单侧任意位置含多段吸收区的脊波导示意图；图2c是本专利技术提出的两侧边任意位置含吸收区的脊波导示意图；图2d是本专利技术提出的两侧边任意位置含对称分布吸收区的脊波导示意图；图2e是本专利技术提出的两侧边任意位置含多段互补式对称分布吸收区的脊波导示意图；图2f是本专利技术提出的两侧边任意位置含多段一般对称分布吸收区的脊波导示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本专利技术并不局限于附图和以下实施例。本专利技术提出的一种含侧边吸收区的超辐射发光管，如图1所示，依次由下电极、衬底、下分离限制层、下波导层、有源区、上波导层、上分离限制层、盖层、Si02电流隔离层、上电极构成。其中，有源区采用应变多量子阱结构的材料通过光刻、腐蚀、生长介质绝缘层、开电极窗口、溅射等工艺形成，有源区的发光波长范围是1.1um-1.7um，具体参数按设计不同而不同。该超辐射发光管的一种制备方法具体可以采用铟镓砷磷/铟磷InGaAsP/InP或者铝镓铟砷/铟磷AlGaInAs/InP材料作为衬底，然后在n型铟磷InP衬底上制备上下分离限制层、位于上下分离限制层中的上下波导层以及位于上下波导层中的多量子阱有源区，其中阱的厚度为5-10nm，垒层的厚度为5-10nm之间，应变在1.2％以内，有源区阱垒的总厚度为100-500nm；在上分离限制层之上依次为盖层、Si02电流隔离层、上电极。另外，该超辐射发光管还可在上下分离限制层远离有源区的一侧分别设置上包层(未图示)和下包层(未图示)。该超辐射发光管的光限制层中心区域构成波导结构，在图1所示的结构中，下波导层、有源区、上波导层构成光限制层中心区域，该波导结构采用脊波导结构，脊的侧边的任意位置形成侧边吸收区，通过用电泵浦所述吸收区以吸收光。所述的脊波导可以是直波导或者倾斜波导，也可以是弯曲波导结构。下面结合附图对吸收区的具体设置位置进行描述。实施例1如图2a所示，该超辐射发光管包括脊波导增益区1001、侧边吸收区1003、侧边电隔离区1002、脊波导电隔离区1005和脊波导吸收区1004。其中，脊波导增益区1001为倾斜长条形；脊波导增益区1001的一端面为出光端面1006，出光端面1006镀有高透膜，出光端面1006和脊波导增益区1001的夹角大于80度，小于等于90度。在脊波导增益区1001相对出光端面1006的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含侧边吸收区的超辐射发光管，其特征在于，包括脊波导增益区、侧边吸收区和侧边电隔离区，在超辐射发光管的脊的侧边制备侧边电隔离区和侧边吸收区，侧边电隔离区使脊波导增益区与侧边吸收区形成电隔离。

【技术特征摘要】
1.一种含侧边吸收区的超辐射发光管，其特征在于，包括脊波导增益区、侧边吸收区和侧边电隔离区，在超辐射发光管的脊的侧边制备侧边电隔离区和侧边吸收区，侧边电隔离区使脊波导增益区与侧边吸收区形成电隔离。2.根据权利要求1所述的超辐射发光管，其特征在于，所述侧边吸收区为一段或多段。3.根据权利要求2所述的超辐射发光管，其特征在于，当所述侧边吸收区为多段时，所述多段侧边吸收区位于脊的同侧。4.根据权利要求2所述的超辐射发光管，其特征在于，当所述侧边吸收区为多段时，所述多段侧边吸收区位于脊的不同侧。5.根据权利要求4所述的超辐射发光管，其特征在于，所述脊的同一侧的侧边吸收区为一段或多段。6.根据权利要求4或5所述的超辐射发光管，其特征在于，所述多段...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东豪，林琦，林中晞，苏辉，薛正群，陈阳华，王凌华，訾慧，徐玉兰，陈景源，林乐，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35