【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光芯片，具体涉及一种单片集成激光器芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电吸收调制分布反馈半导体激光器(emls)是波分复用网络中最有前途的光信号源，主要原因在于这种集成器件具有许多独特的优势，如：尺寸小，易于大批量制作，因而成本相对低廉；工作电压小，功耗小；光耦合效率高，插入损耗小；无需考虑偏振问题；结构稳定可靠；最重要的是易于和其它半导体光电子器件单片集成，功能可扩展性强。因而，emls多年来一直是国内外上主要光电器件公司和科研单位研究热点之一。
2、emls芯片调制器区量子阱材料厚度一般大于激光器区量子阱材料厚度，这一方面导致激光器到调制器的光传输损耗增加，另一方面也导致调制器端远场发散角大，降低了其与光纤的耦合效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提出一种单片集成激光器芯片及其制备方法和应用，该方法实现emls芯片隔离区中的无源波导核心材料厚度在调制器与激光器及放大器之间厚度渐变，有利于减小光在不同区域之间的传输损耗。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案，
3、第一方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种单片集成激光器芯片的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：在衬底上生长缓冲层材料，在缓冲层材料的上方生长用于形成激光器及放大器的有源材料，在有源材料上设置激光器区和放大器区，在所述激光器区和放大器区的有源材料上覆盖第一矩形介质掩膜，然后选择性去除激光器区和放大器区以外的有源材料，再在激光器区和
5、s2：在所述调制器有源材料上设置调制器区，随后在激光器区、放大器区和调制器区覆盖第二矩形介质掩膜，选择性去除激光器区、放大器区和调制器区以外的调制器有源材料，然后将二氧化硅材料覆盖在第二矩形介质掩膜和缓冲材料的表面，光刻形成光刻胶掩膜图形，利用氢氟酸腐蚀光刻胶掩膜图形以外区域的二氧化硅材料，形成二氧化硅掩膜图形；
6、s3：在激光器区、放大器区和调制器区以外的区域对接生长无源波导材料后，去除第二介质掩膜，在激光器区的有源材料上覆盖光栅结构，最后依次生长包层材料和接触层材料；
7、其中，在步骤s2中，所述光刻胶掩膜图形对称设置于激光器区、放大器区和调制器区中轴线的两侧，所述二氧化硅掩膜图形在激光器区和放大器区的宽度为wa，在调制器区的宽度为wm，wm＞wa。
8、在本专利技术中，通过利用选择区域外延技术实现eml芯片隔离区中的无源波导核心材料厚度在调制器与激光器及放大器之间厚度渐变，有利于减小光在不同区域之间的传输损耗。同时，利用选择区域外延技术获得了无源波导材料厚度逐渐减小的输出波导区，有利于减小器件远场发散角。
9、优选的，所述调制器区和激光器区之间存在隔离一区，步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往激光器区方向的隔离一区的宽度从wm渐变为wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
10、优选的，所述调制器区和放大器区之间存在隔离二区，步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往放大器区方向的隔离二区的宽度从wm渐变为wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
11、优选的，所述放大器区远离调制器区方向的一侧还存在输出波导区，在步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在输出波导区的宽度从wa渐变为0，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
12、优选的，所述激光器区和放大器区有源材料的高度为ta，所述调制器区有源材料的高度为tm，tm＞ta。
13、优选的，在所述隔离一区中，无源波导材料的厚度由激光器区的边缘向调制器区的边缘增大。在所述隔离二区中，无源波导材料的厚度由调制器区的边缘向放大器区的边缘变小。在所述输出波导区中，无源波导材料的厚度由放大器区的边缘向发光端面变小。
14、第二方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种单片集成激光器芯片，其特征在于，采用上述制备方法制备得到。
15、第三方面，本专利技术在可选的实施方式中提供了一种电吸收调制分布反馈半导体激光器，其特征在于，包括上述单片集成激光器芯片。
16、本专利技术和现有技术相比，具有如下有益效果之一：
17、本专利技术利用选择区域外延技术实现了emls芯片隔离区中的无源波导核心材料厚度在调制器与激光器及放大器之间厚度渐变，有利于减小光在不同区域之间的传输损耗。同时，利用选择区域外延技术获得了无源波导材料厚度逐渐减小的输出波导区，有利于减小器件远场发散角。
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1.一种单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述调制器区和激光器区之间存在隔离一区，步骤S2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往激光器区方向的隔离一区的宽度从Wm渐变为Wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
3.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述调制器区和放大器区之间存在隔离二区，步骤S2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往放大器区方向的隔离二区的宽度从Wm渐变为Wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
4.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述放大器区远离调制器区方向的一侧还存在输出波导区，在步骤S2中，二氧化硅掩膜图形在输出波导区的宽度从Wa渐变为0，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
5.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述激光器区和放大器区有源材料的高度为Ta，所述调制器区有源材料的高度为Tm，Tm＞Ta。
6.根据权利要求2所述的单片集成激光器
7.根据权利要求3所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，在所述隔离二区中，无源波导材料的厚度由调制器区的边缘向放大器区的边缘变小。
8.根据权利要求3所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，在所述输出波导区中，无源波导材料的厚度由放大器区的边缘向发光端面变小。
9.一种单片集成激光器芯片，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到。
10.一种电吸收调制分布反馈半导体激光器，其特征在于，包括权利要求9所述的单片集成激光器芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述调制器区和激光器区之间存在隔离一区，步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往激光器区方向的隔离一区的宽度从wm渐变为wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
3.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述调制器区和放大器区之间存在隔离二区，步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在从调制器区往放大器区方向的隔离二区的宽度从wm渐变为wa，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
4.根据权利要求1所述的单片集成激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述放大器区远离调制器区方向的一侧还存在输出波导区，在步骤s2中，二氧化硅掩膜图形在输出波导区的宽度从wa渐变为0，所述渐变为线性渐变或非线性渐变。
5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚广峰，付文锋，
申请(专利权)人：武汉国科光领半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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