DFB激光器制备方法和DFB激光器技术

本申请实施例提供了一种DFB激光器制备方法和DFB激光器，在外延片上刻蚀脊型波导结构；在脊型波导结构的垂直方向上依次沉积不同的介质材料，形成光栅结构；在脊型波导结构和光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极，得到DFB激光器。由此可见，本申请采用介质材料依次沉积的方法代替直接刻蚀来制备光栅结构，可以降低制备方法对生长工艺和制备工艺设备的依赖程度，降低工艺门槛，从而提高DFB激光器的制备效率和成品率。备效率和成品率。备效率和成品率。

【技术实现步骤摘要】
DFB激光器制备方法和DFB激光器


[0001]本申请涉及半导体激光器
，尤其涉及一种DFB激光器制备方法和DFB激光器。

技术介绍

[0002]分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser，简称DFB激光器)是一种在半导体内部设置光栅结构(例如布拉格光栅)，并通过光栅结构进行光反馈，以实现单纵模选择的激光器。DFB激光器能够压缩光谱线宽，提高波长随温度变化的稳定性，改善了光波的纵模模式，具有高速、窄线宽及动态单纵模工作特性，在光通信领域具有广泛的应用。
[0003]相关技术中，DFB激光器将光栅结构刻蚀在有源层或波导层上，对于将光栅结构刻蚀在有源层上的DFB激光器而言，其制备过程需要经过二次外延生长，对生长工艺提出了很高的要求，并且容易在有源区引入缺陷，影响DFB激光器的性能；对于将光栅刻蚀在波导层的DFB激光器而言，其光栅属于纳米尺度，制备工艺比较繁琐，对刻蚀深度有严苛的要求。刻蚀深度过低会导致反馈强度弱，使得单模特性弱；刻蚀深度过高，边缘位置的刻蚀界面将延伸到有源层，出现大量表面态和缺陷，从而导致DFB激光器发射激光的阈值增大，功率降低，出现跳模的现象。
[0004]然而，上述的内置光栅结构的DFB激光器制备过程，均存在制备工艺繁琐、成品率低、制备成本较高的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种DFB激光器制备方法和DFB激光器，能够降低工艺门槛和制备成本。
[0006]一方面，本申请提供一种DFB激光器制备方法，包括：
>[0007]在外延片上刻蚀脊型波导结构；
[0008]在脊型波导结构的垂直方向上依次沉积不同的介质材料，形成光栅结构；
[0009]在脊型波导结构和光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极。
[0010]在一种可能的实现方式中，在外延片上刻蚀脊型波导结构，包括：
[0011]在外延片上制作脊型波导的光刻图形；
[0012]根据光刻图形，在外延片上刻蚀脊型波导结构。
[0013]在一种可能的实现方式中，在脊型波导结构的垂直方向上依次沉积不同的介质材料，形成光栅结构，包括：
[0014]制备垂直于脊型波导结构的第一图形结构；
[0015]层叠于第一图形结构，采用原子层沉积ALD技术制备第一预设厚度的氧化硅薄膜，形成第二图形结构；
[0016]层叠于第二图形结构，采用ALD技术制备第二预设厚度的氮化硅薄膜，形成第三图形结构；
[0017]重复制备多个层叠设置的第二图形结构和第三图形结构，以形成目标周期数的光栅结构。
[0018]在一种可能的实现方式中，在制备垂直于脊型波导结构的第一图形结构之前，该方法还包括：
[0019]在脊型波导结构的垂直方向上，采用等离子体增强化学气相沉积PECVD技术沉积氮化硅材料，形成钝化层。
[0020]在一种可能的实现方式中，在重复制备多个层叠设置的第二图形结构和第三图形结构之后，该方法还包括：
[0021]采用等离子体刻蚀技术，对第二图形结构中的氧化硅薄膜的侧壁进行选择性刻蚀，并刻蚀穿透第三图形结构的氮化硅薄膜至外延片表面；
[0022]采用等离子体增强化学气相沉积PECVD技术沉积氧化硅材料，填充刻蚀形成的孔洞结构，以在外延片表面形成氧化硅和氮化硅相互间隔的光栅结构。
[0023]在一种可能的实现方式中，在外延片上制作脊型波导的光刻图形之前，该方法还包括：
[0024]采用清洁材料对外延片进行超声清洁；清洁材料包括丙酮、酒精和去离子水中的至少一种。
[0025]在一种可能的实现方式中，在脊型波导结构和光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极，包括：
[0026]采用套刻技术和等离子体刻蚀技术，将脊型波导结构的上表面露出；
[0027]采用电子束蒸发技术，在脊型波导结构的上表面上蒸镀DFB激光器的上电极。
[0028]在一种可能的实现方式中，外延片包括衬底；在脊型波导结构和光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极，还包括：
[0029]采用电子束蒸发技术，在衬底的背面蒸镀DFB激光器的下电极。
[0030]在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
[0031]在上电极和脊型波导结构的上表面之间，以及下电极与衬底背面之间形成欧姆接触。
[0032]另一方面，本申请提供了一种DFB激光器，该DFB激光器由上述DFB激光器制备方法制备的。
[0033]本申请提供的技术方案至少可以达到以下有益效果：
[0034]本申请提供的DFB激光器制备方法和DFB激光器，在外延片上刻蚀脊型波导结构；在脊型波导结构的垂直方向上沉积介质材料，形成光栅结构；在脊型波导结构和光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极，得到DFB激光器。由此可见，本申请采用依次沉积不同介质材料的方法代替直接刻蚀来制备光栅结构，可以降低制备方法对生长工艺和制备工艺设备的依赖程度，降低工艺门槛，从而提高DFB激光器的制备效率和成品率。
附图说明
[0035]图1是本申请一示例性实施例示出的一种DFB激光器制备方法的流程示意图；
[0036]图2是本申请一示例性实施例示出的一种DFB激光器的主视图；
[0037]图3是本申请一示例性实施例示出的一种DFB激光器的左视图；
[0038]图4是本申请一示例性实施例示出的一种DFB激光器的俯视图。
具体实施方式
[0039]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图及实施例，对本申请的技术方案做进一步详细说明。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0040]在对本申请实施例提供的DFB激光器制备方法进行解释说明之前，先对DFB激光器的常见制备方式和本申请实施例的专利技术构思进行介绍。
[0041]信息传输需要稳定工作的单模激光器，这种应用需求推动了半导体激光器的研究和发展。半导体激光器在用作通信系统的光源时，若具有色散，则光谱展宽会导致传输带宽减小，从而限制信号传输速率。其中，提高半导体激光器的波长稳定性的方法主要包括外腔法和内腔法。
[0042]外腔法是通过外部组合的特定光学元件，比如光纤光栅、体全息光栅等，对输出光谱进行压缩，再将输出光反射回半导体激光器内。但外腔法对光栅敏感度和光学元件的对准精度要求极高，且外部准直系统体积大、价格昂贵，不太适用于泵浦固体激光器。
[0043]内腔法则是集成布拉格光栅于半导体激光器中，免去了外部光栅元件调整的困难。这种集成布拉格光栅的激光器称为分布反馈半导体激光器，即DFB激光器。具体地，将布拉格光栅刻在DFB激光器的有源层或波导层上，通过布拉格光栅进行光反馈，以压缩光谱线宽，从而提高了波长随温度变化的稳定性，改善了光波的纵模模式。
[0044]对于将光栅刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DFB激光器制备方法，其特征在于，所述方法包括：在外延片上刻蚀脊型波导结构；在所述脊型波导结构的垂直方向上依次沉积不同的介质材料，形成光栅结构；在所述脊型波导结构和所述光栅结构的垂直方向上分别制备表面电极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在外延片上刻蚀脊型波导结构，包括：在所述外延片上制作脊型波导的光刻图形；根据所述光刻图形，在所述外延片上刻蚀所述脊型波导结构。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在所述脊型波导结构的垂直方向上依次沉积不同的介质材料，形成光栅结构，包括：制备垂直于所述脊型波导结构的第一图形结构；层叠于所述第一图形结构，采用原子层沉积ALD技术制备第一预设厚度的氧化硅薄膜，形成第二图形结构；层叠于所述第二图形结构，采用所述ALD技术制备第二预设厚度的氮化硅薄膜，形成第三图形结构；重复制备多个层叠设置的所述第二图形结构和所述第三图形结构，以形成目标周期数的光栅结构。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述制备垂直于所述脊型波导结构的第一图形结构之前，所述方法还包括：在所述脊型波导结构的垂直方向上，采用等离子体增强化学气相沉积PECVD技术沉积氮化硅材料，形成钝化层。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述重复制备多个层叠设置的所述第二图形结构和所述第三图形结构之后，所述方法还包括：采用等离子体刻蚀技术，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐先胜，韩丽丽，王兆伟，宫卫华，张伟，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：