時 改變反饋區(qū)和兩個相移區(qū)注入電流密度，就能在保證已經(jīng)是穩(wěn)定的雙波長激射的前提下， 調(diào)節(jié)兩個激射波長的值，增大了本發(fā)明激光器得到穩(wěn)定雙波長激射的成品率。理論上，第一 相移區(qū)和第二相移區(qū)事先都引入相移值時，本發(fā)明激光器獲得穩(wěn)定雙波長激射的成品 率最尚，波長調(diào)節(jié)最為簡便易行。
[0066] 當(dāng)本發(fā)明激光器中注入的總電流一定時，調(diào)節(jié)激光器中反饋區(qū)和兩個相移區(qū)注入 電流的比例，也能獲得穩(wěn)定的雙波長激射，這個方法也可用來調(diào)節(jié)激光器激射的波長大小 和波長間隔（差）。
[0067] 當(dāng)本發(fā)明激光器反饋區(qū)長度越長時，它對激射波長的反饋作用就越強。因此當(dāng)本 發(fā)明激光器第一反饋區(qū)和第三反饋區(qū)之一長度保持恒定時，另一反饋區(qū)長度越小則從這一 側(cè)出射的激光功率就越大。由此可知，在激射功率一定且無法進(jìn)行端面鍍膜的情況下，優(yōu)化 本發(fā)明激光器第一反饋區(qū)和第三反饋區(qū)的長度，就能提高激光器從長度較短的反饋區(qū)一側(cè) 有效輸出的激光功率。
[0068] 本發(fā)明可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)，從下至上依次是：N電極、 N-InP基底、N-InP緩沖層、非摻雜晶格匹配InGaAsP的下限制層、應(yīng)變InGaAsP多量子阱有 源層、非摻雜晶格匹配InGaAsP上限制層、光柵層（U-InP+1. 3ymInGaAsP層，用于制作SBG 光柵）、P-InP層、P型InGaAs歐姆接觸層、P電極。
[0069] 下面以工作波長在1550nm范圍的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器制作過 程，來說明本發(fā)明所述的激光器的具體制作方法。
[0070] 本發(fā)明可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器，可通過金屬一有機化學(xué)氣相沉積法 (Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，M0CVD)技術(shù)，通過兩次外延生長來完成制 作。其細(xì)節(jié)描述如下：首先在N型InP襯底材料上依次外延N型InP緩沖層（厚度200nm、 摻雜濃度約1. 1X10lscm3)、100nm厚的非摻雜晶格匹配InGaAsP下限制層、應(yīng)變InGaAsP多 量子阱（光熒光波長1.52微米，7個量子阱，阱厚8nm，0.5 %壓應(yīng)變，皇厚10nm，晶格匹配 材料）和100nm厚的P型晶格匹配InGaAsP(摻雜濃度約1.IX1017cm3)上限制層。接下 來用用利用普通雙光束全息干涉曝光、或普通雙光束全息干涉曝光加取樣光刻板套刻、或 電子束刻寫技術(shù)等方法，把所需的光柵圖案轉(zhuǎn)移到上限制層上的光刻膠上，然后施以材料 刻蝕，在上限制層上部形成所需的光柵結(jié)構(gòu)。當(dāng)光柵制作好后，再通過二次外延生長P型 InP層（厚度1700nm，摻雜濃度約1. 1X10lscm3)和P型InGaAs(厚度100nm，摻雜濃度大于 IX 1019cm3)歐姆接觸層。在外延生長結(jié)束后，利用普通光刻結(jié)合化學(xué)濕法刻蝕，完成脊形 波導(dǎo)的制作，脊波導(dǎo)長度一般為數(shù)百微米量級，脊寬2微米，脊側(cè)溝寬20微米，深1. 5微米。 然后再用等離子體增強化學(xué)氣相沉積法（Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition， PECVD)工藝，在脊形波導(dǎo)周圍沉積一層300nm厚的SiOjl或有機物BCB絕緣層。再接著利 用光刻和化學(xué)濕法刻蝕，去除激光器脊形波導(dǎo)上方的SiOjl或有機物BCB絕緣層，露出其 InGaAs歐姆接觸層；再用磁控濺射的方法，在整個激光器結(jié)構(gòu)的上方分別鍍上100nm厚的 Ti和400nm厚的Au，結(jié)合光刻工藝和化學(xué)濕法刻蝕，在脊條上方露出的InGaAs歐姆接觸層 上形成Ti-Au金屬P電極。為了使電流注入控制相移大小的效果更好，最好用氦離子注入 等方式，在相移區(qū)與相鄰的反饋區(qū)之間進(jìn)行電隔離。接著把整個激光器晶片減薄到150 ym 后，在基底材料的下方蒸鍍上500nm厚的Au-Ge-Ni (Au: Ge: Ni成分比例為84:14:2)合金作 為N電極。接著把得到的激光器芯片的三個反饋區(qū)的P電極用金絲連接在一起引出，形成 反饋區(qū)P電極；兩個相移區(qū)的P電極也分別用金絲引出。最后形成圖6所示的三電極雙相 移可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1. 一種可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：所述激光器裝置由三 個反饋區(qū)和位于三個反饋區(qū)之間的兩個相移區(qū)組成，沿著整個激光器其光柵結(jié)構(gòu)為普通均 勻光柵或均勻取樣光柵；三個反饋區(qū)的電極用導(dǎo)線連接在一起形成反饋區(qū)電極，兩個相移 區(qū)電極各自獨立引出，且反饋區(qū)電極與兩個相移區(qū)的電極相電隔離。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：沿 著整個激光器的光柵結(jié)構(gòu)為帶有兩個等效相移的均勻取樣光柵；在兩個相移區(qū)中間位置各 設(shè)置有一個等效相移；通過改變反饋區(qū)電極和兩個相移區(qū)電極的注入電流，調(diào)節(jié)在兩個相 移區(qū)中間位置的等效相移大小，從而控制激光器激射的兩種激光的波長大小和波長間隔大 小。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：沿 著整個激光器的光柵結(jié)構(gòu)為普通均勻光柵；通過改變反饋區(qū)電極和兩個相移區(qū)電極的注入 電流，兩個相移區(qū)中間位置各形成一個大小可以調(diào)節(jié)的真實相移，從而獲得穩(wěn)定的雙波長 激射并控制兩種激光的波長大小和波長間隔大小。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：沿 著整個激光器的光柵結(jié)構(gòu)為均勻取樣光柵；通過改變反饋區(qū)電極和兩個相移區(qū)電極的注入 電流，兩個相移區(qū)中間位置各形成一個大小可以調(diào)節(jié)的等效相移，從而來獲得穩(wěn)定的雙波 長激射并調(diào)節(jié)兩種激光的波長大小和波長間隔大小。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：沿 著整個激光器的光柵結(jié)構(gòu)為帶有兩個真實相移的普通均勻光柵；在兩個相移區(qū)中間位置各 設(shè)置有一個真實相移；通過改變反饋區(qū)電極和兩個相移區(qū)電極的注入電流，調(diào)節(jié)在兩個相 移區(qū)中間位置的真實相移大小，從而調(diào)節(jié)激光器激射的兩種激光的波長大小和波長間隔大 小。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：兩 個相移區(qū)中間位置各有一個等效相移，且兩個相移區(qū)長度相同。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于：兩 個相移區(qū)中間位置各有一個真實相移，且兩個相移區(qū)長度相同。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置， 其特征在于：三個反饋區(qū)的電極與兩個相移區(qū)的電極通過相間隔的方式相電隔離。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置， 其特征在于：三個反饋區(qū)的電極與兩個相移區(qū)的電極通過注入氦離子或者通過刻蝕電隔離 溝的方式相電隔離。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置， 其特征在于：第一反饋區(qū)和第三反饋區(qū)的長度不同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可調(diào)雙波長分布反饋式半導(dǎo)體激光器裝置，這種激光器裝置由三個反饋區(qū)和位于三個反饋區(qū)之間的兩個相移區(qū)組成，沿著整個激光器的光柵結(jié)構(gòu)可以為帶有兩個等效相移的均勻取樣光柵或帶有兩個真實相移的均勻光柵，也可以為普通均勻光柵或均勻取樣光柵，三個反饋區(qū)的電極用導(dǎo)線連接在一起形成反饋區(qū)電極，且反饋區(qū)電極與兩個相移區(qū)的電極相電隔離。通過改變反饋區(qū)、兩個相移區(qū)注入電流大小或比例，可以控制引入的兩個相移的大小，從而來調(diào)節(jié)激光器激射的兩種激光的波長大小和波長間隔大小。
【IPC分類】H01S5/323, H01S5/12, H01S5/0625
【公開號】CN105071219
【申請?zhí)枴緾N201510574144
【發(fā)明人】周亞亭, 趙勤賢
【申請人】常州工學(xué)院
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月10日