0116039.4)中的制作步驟。
[0037]基于重構(gòu)-等效啁啾的非對稱相移和切趾取樣光柵的DFB半導體激光器的結(jié)構(gòu)為:n電極、η型InP襯底材料、外延η型InP緩沖層、非摻雜晶格匹配InGaAsP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、基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的等效半邊切祉取樣光柵、二次外延生長的P型InP層和P型InGaAs的歐姆接觸層和ρ電極。
[0038]由于本實驗室為微波光子學實驗室，本發(fā)明提出的含該非對稱相移和切祉取樣光柵的DFB半導體激光器制備也主要用于光通信，所以下面將就1550nm這一通訊波段的含該取樣光柵的DFB半導體激光器做具體說明。
[0039]制備DFB半導體激光器所需要的外延材料一般是通過MOVPE (化學氣相沉淀法)技術(shù)生長，具體步驟為:在η型襯底材料依次生長上一次外延η型InP緩沖層(厚度200nm、摻雜濃度約1.1X 118Cm 3)、非摻雜晶格匹配InGaAsP波導層(下波導層，厚度為10nm)、應(yīng)變晶格匹配InGaAsP多量子阱(光熒光波長1520nm，共7個量子阱:阱寬8nm，0.5%壓應(yīng)變，皇寬1nm)和非摻雜晶格匹配InGaAsP (上波導層，厚度為10nm)。
[0040]完成一次外延后，利用上面提到的基于重構(gòu)-等效啁啾的非對稱相移和切趾取樣光柵制備方法在上波導層形成所需激光器的光柵結(jié)構(gòu)。
[0041]完成所需取樣光柵的制作后，進行二次外延生長，二次外延是在取樣光柵上依次生長ρ型InP (厚度為120nm，摻雜濃度0.3 X 1018cm 3)、p型InGaAsP (厚度為10nm，摻雜濃度為 0.5 X 118Cm 3)、P 型 InP (厚度為 2300nm，摻雜濃度大于 0.5 X 118Cm 3)、ρ 型 InGaAs (厚度為200nm，摻雜濃度I X 119Cm 3)。
[0042]完成上面的二次外延之后，開始制備脊形波導和接觸層，脊波導的長度一般為DFB半導體激光器的長度，脊條寬度為2 μ m，脊條兩邊雙溝的寬度為20 μ m，脊條深度為1.8 μ mD
[0043]完成脊形波導的制作后，通過PECVD (等離子加強化學氣相沉積法)，在脊形波導周圍填充S12S有機物BCB形成絕緣層。之后制作T1-Au金屬電極。至此，基于重構(gòu)-等效啁啾的非對稱相移和切趾取樣光柵的DFB半導體激光器制備完成。
[0044]對于本發(fā)明提出的基于重構(gòu)-等效啁啾的非對稱相移和切趾取樣光柵的DFB半導體激光器制備方法，也可以用于單片集成DFB半導體激光器陣列的制備。單片集成DFB半導體激光器陣列制備的相關(guān)方法已經(jīng)在中國發(fā)明專利“單片集成半導體激光器陣列的制造方法及裝置”(CN200810156592.0)進行了詳細的分析，這里將不再贅述。
[0045]本發(fā)明提出的基于重構(gòu)-等效啁啾的非對稱相移和切趾取樣光柵的制備方法也可以用于DFB光纖激光器、光纖濾波器、硅基濾波器、玻璃基濾波器的制備。所述的lift-off工藝也可以用除了金屬鎳之外的其他金屬，也包括二氧化硅等半導體材料。所述的干法刻蝕工藝在一定的情況下也可以利用濕法腐蝕來完成。
[0046]以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵，其特征在于:所述取樣光柵是基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)設(shè)計的對應(yīng)于普通布拉格光柵的取樣光柵結(jié)構(gòu)，取樣光柵結(jié)構(gòu)中含有對應(yīng)于普通布拉格光柵的等效光柵，取樣光柵結(jié)構(gòu)中的非對稱相移是通過將等效相移區(qū)的位置偏離中心區(qū)，放在光柵長度的55%?75%區(qū)域之間實現(xiàn)，取樣光柵結(jié)構(gòu)中的切趾效應(yīng)是通過在光柵等效相移區(qū)兩側(cè)引入左右對稱的光柵齒深逐漸變化的取樣光柵實現(xiàn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵，其特征在于:相移是通過等效相移實現(xiàn)，所述非對稱相移是通過將等效相移區(qū)放置在取樣光柵偏離中心靠右端的位置，所述等效相移區(qū)左側(cè)的光柵長度(Lleft)與總的光柵長度(L)之比(Lleft:L)在[0.55，0.75]內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵，其特征在于:在等效相移區(qū)兩側(cè)引入切趾長度和切趾程度相同的取樣光柵，根據(jù)有效折射率近似公式:rWf (z) = ηο+ Δ η.cosz 式中，Λ n oc H，H是光柵的有效齒深，因此，可得到:Δ neff (ζ) H 因此，通過改變光柵的齒深來改變光柵的折射率調(diào)制強度，從而實現(xiàn)切趾，等效相移區(qū)左側(cè)光柵的有效齒深從最大逐步變化到最小，等效相移區(qū)右側(cè)切趾段光柵與左側(cè)對稱，切祉段光柵的長度(Lapodizat1n)滿足:0〈Lapcidizaticin< Lright。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵，其特征在于:所述的取樣光柵中的切趾段光柵是通過先在襯底上制作金屬鎳為掩膜的取樣光柵結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過光刻和干法刻蝕兩步工藝的重復進行制作光柵齒深逐步變化的取樣光柵，光刻工藝之間會通過對準標記來進行套刻，光刻和干法刻蝕這兩步工藝重復的次數(shù)η根據(jù)設(shè)計的需求來定，一般η滿足大于1，小于10。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵，其特征在于:所述的非對稱相移和切趾取樣光柵制作所需要的種子光柵通過全息干涉曝光、雙光束干涉或納米壓印制作得到，種子光柵的周期均勻，取樣布拉格光柵的取樣周期相同，切趾段的種子光柵齒深和取樣光柵齒深同步變化。6.一種DFB半導體激光器，其特征在于:所述DFB半導體激光器是基于權(quán)利要求1?5中任一項所述的基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)的非對稱相移和切趾取樣光柵制備得到，所述的半導體激光器腔內(nèi)的取樣光柵是基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)設(shè)計的對應(yīng)于普通布拉格光柵的取樣光柵，非對稱相移通過將引入的等效相移放置在激光器的腔的長度的55% -75%區(qū)域范圍內(nèi)，偏向激光器的出光端，并在激光器相移區(qū)的兩側(cè)引入切趾長度和切趾程度相同的對稱切趾，切趾通過逐漸改變光柵齒深來實現(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DFB半導體激光器，其特征在于:所述的DFB半導體激光器腔內(nèi)的等效相移區(qū)偏離激光器腔長的中心位置，靠近出光端，等效相移區(qū)左側(cè)的長度(Lleft)與半導體激光器的腔長(L)之比(Lleft:L)在[0.55，0.75]范圍內(nèi)，比值不同的時候，輸出端的出光功率也會隨之發(fā)生改變，具體比例可根據(jù)實際情況來進行確定。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DFB半導體激光器，其特征在于:所述的取樣光柵中的切趾是通過逐漸改變光柵齒深來實現(xiàn)，不切趾段的光柵齒深選用最大值，等效相移區(qū)左側(cè)的切趾段光柵的齒深由最大逐漸變化到最小值，等效相移區(qū)右側(cè)與左側(cè)對稱，切趾段光柵的長度(Lapodizat1n)滿足:0<Lapodizat1n^ Lright09.根據(jù)權(quán)利要求8所述的DFB半導體激光器，其特征在于:所述的切趾段光柵的光柵齒深的變化是通過先在襯底上制作金屬鎳為掩膜的取樣光柵結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過光刻和干法刻蝕這兩步工藝的多次重復進行完成，光刻工藝之間通過對準標記來對準進行套刻，光刻和干法刻蝕這兩步工藝重復的次數(shù)η根據(jù)設(shè)計的需求來定，一般η滿足大于1、小于10。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DFB半導體激光器，其特征在于:所述的半導體激光器激射信道選用取樣光柵的影子光柵的±1級信道，并且選用的半導體材料的增益譜的中心也是位于激射信道對應(yīng)的布拉格波長處，遠離零級信道，保證只有目標信道波長被激射而零級信道不被激射。11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中任一項所述的DFB半導體激光器，其特征在于:所述的DFB半導體激光器兩端都鍍上抗反射膜，抗反射膜的反射率小于0.5%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非對稱相移和切趾取樣光柵及DFB激光器。該方案中取樣光柵是基于重構(gòu)-等效啁啾技術(shù)設(shè)計與制造，即，取樣光柵中的非對稱相移是通過在取樣光柵結(jié)構(gòu)中引入等效相移，并將等效相移的位置放在DFB半導體激光器的腔的長度的55％～75％區(qū)域內(nèi)，靠近激光器出光一端；切趾是通過在等效相移區(qū)兩側(cè)制作對稱的齒深逐漸變化的光柵來改變光柵的耦合系數(shù)而實現(xiàn)的。在本方案中，相移的偏移可以有效增加DFB半導體激光器的出光功率，光柵的齒深變化實現(xiàn)的切趾效應(yīng)可以有效降低相移區(qū)附近的折射率調(diào)制強度，有效減弱了空間燒孔效應(yīng)?？傮w上，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)有效的提高了DFB半導體激光器的出光功率，保證了大功率工作條件下的單縱模特性。
【IPC分類】H01S5/12
【公開號】CN105161977
【申請?zhí)枴緾N201510644999
【發(fā)明人】劉勝平, 陳向飛, 陸駿
【申請人】南京大學（蘇州）高新技術(shù)研究院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月8日