一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构制造技术

本发明专利技术公开了一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，其P面电极上表面分为4个区域，分别是出光端脊条、有源多模干涉器、多个非出光端脊条、多个带不同周期DBR的脊条以及光学吸收区。本发明专利技术在通过多DBR结构来有效钳制增益中心波长，使得器件出射光的中心波长不同，进而有效抑制因电流增加时，靠近中心增益波长的光子得到更大的放大，远离中心增益波长的光子得到的较小的放大，从而使光谱变窄的问题，最终达到有效拓宽器件的光谱宽度。采用倾斜脊型条结构并且通过前后腔面蒸镀反射率小于2％的宽光谱增透膜并在器件的非出光端制作光学吸收区，通过以上3种方法有效抑制F

【技术实现步骤摘要】
一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构

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[0001]本专利技术涉及超辐射发光二极管
，尤其涉及一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构。

技术介绍
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[0002]超辐射发光二极管是近些年发展起来的一种半导体发光器件，发光特性介于激光器(LD)和发光二极管(LED)之间，与半导体发光二极管相比，半导体超辐射二极管具有较高的功率输出和较窄的发散角；和半导体激光器相比，具有较大的光谱宽度、很短的相干长度。光功率大可以提高系统精度和灵敏度，宽光谱可以降低光在光纤中因瑞利散射和克尔效应等引起的相干误差，因此超辐射发光器件是光纤陀螺的理想光源。它的出现和发展很大一部分受到光纤陀螺的驱动，并成为一种重要的光源。目前，超辐射发光二极管还广泛应用于波分复用技术、光学相干层析成像技术和可调谐外腔激光器等。目前主要的应用领域都要求超辐射发光二极管在有较大输出功率的同时存在尽可能大的光谱宽度。
[0003]目前研制超辐射发光二极管时，主要是在传统激光器结构基础上，通过各种局部结构调整来破坏法布里
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珀罗(Fabry
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Perot，F
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P)型前后腔面之间的光振荡，进而抑制光激射的发生，主要包括三种：1、SLD腔面后面引入非泵浦吸收区；2、在器件的端面镀增透膜；3、使用倾斜端面。虽然光震荡被抑制，但F
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P腔始终存在，电流增加时，靠近中心增益波长的光子得到更大的放大，远离中心增益波长的光子得到的较小的放大，从而使光谱变窄。当驱动电流增大到一定程度，或抑制部分老化时，器件则发生激射，自发超辐射被激射代替，器件失效。
[0004]中国专利CN109037403A“带透明窗口的超辐射发光二极管结构”公开了一种带透明窗口的超辐射发光二极管结构，通过掩膜波导结构来提高管芯的发光效率，同时采用波导吸收区+透明窗口以及蒸镀增透膜的方法来降低腔面剩余反射率，提高光功率，但该专利没有给出如何增大超辐射发光二极管的光谱宽度。
[0005]中国专利CN210245533U“拓宽超辐射发光二极管光谱宽度的不同宽度多量子阱结构”公开了一种拓宽光谱宽度的方法，通过生长不同厚度的量子阱来改变其中心增益波长进而达到拓宽光谱宽度的目的，但该方法需要生长多层量子阱结构，会导致器件电压的增大以及效率的降低，且该方法在大电流注入条件下，其中心波长会由于模式竞争而趋于一致进而使得光谱宽度变窄。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的在于提供一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，以解决现有技术的不足。
[0007]本专利技术由如下技术方案实施：一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，包括自上而下依次层叠设置的P面电极、P型限制层、P型波导层、有源层、N型波导层、N型限制层、InP衬底、N面电极；所述P面电极上表面分为4个区域，分别是出光端脊条、有源多
模干涉器、多个非出光端脊条、多个带不同周期DBR的脊条以及光学吸收区。
[0008]进一步的，所述出光端脊条、多个非出光端脊条的腐蚀深度在0.5～1.5μm之间。
[0009]进一步的，所述出光端脊条、带不同周期DBR脊条都为倾斜式脊条，与出光方向成3～8
°
的夹角。
[0010]进一步的，所述出光端脊条为前窄后宽的倾斜脊条，与有源多模干涉器接触的出光端脊条宽度为6～10μm，与出光腔面接触的出光端脊条宽度为3～5μm。
[0011]进一步的，所述有源多模干涉器为平行四边形结构，其边长为20～50μm。
[0012]进一步的，所述带不同周期DBR脊条的宽度为2～4μm。
[0013]进一步的，所述光学吸收区面积占所述P面电极上表面面积的3％～10％。
[0014]本专利技术的优点：
[0015]本专利技术在通过多DBR结构来有效钳制增益中心波长，使得器件出射光的中心波长不同，进而有效抑制因电流增加时，靠近中心增益波长的光子得到更大的放大，远离中心增益波长的光子得到的较小的放大，从而使光谱变窄的问题，最终达到有效拓宽器件的光谱宽度。采用倾斜脊型条结构并且通过前后腔面蒸镀反射率小于2％的宽光谱增透膜并在器件的非出光端制作光学吸收区，通过以上3种方法有效抑制F
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P震荡，确保出射光为超辐射光。
附图说明：
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例的一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构的P面俯视结构示意图。
具体实施方式：
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术提供一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，多周期DBR超辐射发光二极管是一种超辐射发光二极管的P面结构，包括自上而下依次层叠设置的P面电极、P型限制层、P型波导层、有源层、N型波导层、N型限制层、InP衬底、N面电极，其中有源层包括若干层厚度相异的量子阱层，各层量子阱层之间设置势垒层。
[0020]如图1所示，P面电极上表面共分为4个区域，分别是出光端脊条1、有源多模干涉器2、多个非出光端脊条3、多个带不同周期DBR的脊条4以及光学吸收区5。如图1所示，本实施例的多个非出光端脊条3包括非出光端1号脊条3
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1，非出光端2号脊条3
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2，非出光端3号脊条3
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3，非出光端4号脊条3
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4。多个带不同周期DBR的脊条4包括1号DBR4
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1、2号DBR4
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2、3号DBR4
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3、4号DBR4
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4。
[0021]其中，出光端脊条1、多个非出光端脊条3的腐蚀深度在0.5～1.5μm之间，出光端脊条1、带不同周期DBR脊条4都为倾斜式脊条，与出光方向6成3～8
°
的夹角。脊型条倾斜角度都为3～8
°
，倾斜过大则导致光路设计困难，过小则会减弱消除F
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P激射的功能。
[0022]为更好的将有源多模干涉器中的光到引出，出光端脊条1为前窄后宽的倾斜脊条，与有源多模干涉器2接触的出光端脊条1宽度为6～10μm，与出光腔面接触的出光端脊条1宽度为3～5μm。
[0023]有源多模干涉器2为平行四边形结构，其边长为20～50μm；带不同周期DBR脊条4的宽度为2～4μm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，其特征在于，包括自上而下依次层叠设置的P面电极、P型限制层、P型波导层、有源层、N型波导层、N型限制层、InP衬底、N面电极；所述P面电极上表面分为4个区域，分别是出光端脊条(1)、有源多模干涉器(2)、多个非出光端脊条(3)、多个带不同周期DBR的脊条(4)以及光学吸收区(5)。2.根据权利要求1所述的一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，其特征在于，所述出光端脊条(1)、多个非出光端脊条(3)的腐蚀深度在0.5～1.5μm之间。3.根据权利要求1所述的一种超大光谱宽度的多周期DBR超辐射发光二极管结构，其特征在于，所述出光端脊条(1)、带不同周期DBR脊条(4)都为倾斜式脊条，与出光方向成3～8
°
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷放军，郭峰豪，雷瑞瑞，于传帅，刘辉，
申请(专利权)人：济南唯智光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：