專利名稱：基于y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器雙放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，特別涉及一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙 放大器的制作方法。
背景技術(shù)：
多段式自脈動激光器的基本組成部分是兩個分布反饋激光器，利用電流調(diào)諧或采 用具有不同布拉格波長的光柵，兩個激光器的發(fā)射波長存在一個幾個納米左右的偏調(diào)。當 自脈動激光器發(fā)出的激光照射在探測器上時，會產(chǎn)生一個頻率等于兩個分布反饋激光器發(fā) 射頻率之差的自脈動信號。相對于其他形式的基于激光器的時鐘恢復(fù)器件，多段式自脈動 激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點，同時其自脈動頻率可以由注入電流在很大范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)， 因此其在時鐘恢復(fù)和ROF領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。對于自脈動激光器，如何提高其信 號的調(diào)制深度是關(guān)系其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。目前，多段式自脈動激光器在通過直接調(diào)制DFB 激光器的注入電流得到大范圍可調(diào)諧的自脈動拍頻頻率的同時，無法兼顧信號調(diào)制深度， 使得可用的信號調(diào)諧范圍大大降低。相對于其他多段式自脈動DFB器件，本發(fā)明所公開的 基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法通過調(diào)節(jié)兩DFB激光器的注入電 流，能夠在得到大范圍的可調(diào)諧自脈動拍頻的同時通過調(diào)節(jié)兩SOA的注入電流使得當兩 DFB的出射光強在各個拍頻頻率都保持相同，從而使得其拍頻頻率的信噪比和調(diào)制深度不 會隨兩DFB本身的出射光強差的加大而降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的作用，提供一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作 方法，在兩DFB區(qū)的雙模頻率差、雙模強度方面的調(diào)節(jié)靈活性高，故具備大范圍自脈動拍頻 頻率可調(diào)諧范圍及高的調(diào)制深度的特性，使其在時鐘恢復(fù)和微波信號的產(chǎn)生方面的性能大 大提高。本發(fā)明公開的器件方法可以大大改善器件的應(yīng)用性能。本發(fā)明提供一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，包括如 下步驟步驟1 選擇一 N型磷化銦襯底；步驟2 在N型磷化銦襯底上依次外延制作InP緩沖層、下波導(dǎo)層、多量子阱有源 區(qū)、上波導(dǎo)層和光柵層，形成材料結(jié)構(gòu)；步驟3 在材料結(jié)構(gòu)的一側(cè)制作無源波導(dǎo)區(qū)，另一側(cè)為有源波導(dǎo)區(qū)；步驟4 在多量子阱有源區(qū)上部的上波導(dǎo)層和光柵層上遠離無源波導(dǎo)區(qū)的一側(cè)制 作光柵，該有光柵的部分為DFB區(qū)，該DFB區(qū)分為DFBl區(qū)和DFB2區(qū)，另一部分為SOA區(qū)，該 SOA區(qū)分為SOAl區(qū)和S0A2區(qū)；步驟5 在有源波導(dǎo)區(qū)和無源波導(dǎo)區(qū)上依次外延制作光柵蓋層、光限制層和電接 觸層；步驟6 在電接觸層上向下刻蝕出Y型脊波導(dǎo)，刻蝕深度至光柵層的表面；
步驟7 在光柵層的上面及Y型脊波導(dǎo)的表面生長二氧化硅絕緣層；步驟8 將有源波導(dǎo)區(qū)上的Y型脊波導(dǎo)上面的二氧化硅絕緣層腐蝕掉；步驟9 在有源波導(dǎo)區(qū)上的Y型脊波導(dǎo)兩臂的中間制作第一電隔離溝，在有源波導(dǎo) 區(qū)上的DFB區(qū)和SOA區(qū)之間制作第二電隔離溝；步驟10 在第一電隔離溝的兩側(cè)及第二電隔離溝的兩側(cè)制作P面電極；步驟11 將N型磷化銦襯底減薄；步驟12 在減薄后的N型磷化銦襯底的下面制作N面電極，完成器件的制作。
為了進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的 描述，其中圖1是基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的俯視圖；圖2是基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的立體圖；圖3是基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的DFB端的側(cè)視圖；圖4是基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的無源波導(dǎo)部分的截面圖。
具體實施例方式請參照圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明提供一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光 器+雙放大器的制作方法，包括如下步驟步驟1 選擇一 N型磷化銦襯底10 ；步驟2 在N型磷化銦襯底10上依次外延制作InP緩沖層11、下波導(dǎo)層12、多 量子阱有源區(qū)13、上波導(dǎo)層14和光柵層15，形成材料結(jié)構(gòu)；其中InP緩沖層11厚度為 1 μ m-2 μ m，多量子阱有源區(qū)13為銦鎵砷磷材料或銦鎵鋁砷材料，總厚度為70-200納米，多 量子阱有源區(qū)13的量子阱個數(shù)為4-10 (如圖3所示)；步驟3 在材料結(jié)構(gòu)的一側(cè)制作無源波導(dǎo)區(qū)3，另一側(cè)為有源波導(dǎo)區(qū)2 ；其中所述的 制作無源波導(dǎo)區(qū)3，是采用對接生長或量子阱混雜技術(shù)實現(xiàn)的，無源波導(dǎo)區(qū)3相對于有源波 導(dǎo)區(qū)2的帶隙波長藍移100nm-200nm ；其中所述的制作無源波導(dǎo)區(qū)3的結(jié)構(gòu)包括依次生長 的下限制層31、波導(dǎo)芯層32和上限制層33 (如圖4所示)；步驟4 在多量子阱有源區(qū)13上部的上波導(dǎo)層14和光柵層15上遠離無源波導(dǎo) 區(qū)3的一側(cè)制作光柵，該有光柵的部分為DFB區(qū)，該DFB區(qū)分為DFBl區(qū)和DFB2區(qū)，另一部 分為SOA區(qū)，該SOA區(qū)分為SOAl區(qū)和S0A2區(qū)(如圖1及圖2所示)；該DFB區(qū)的長度為 200 μ m-500m ；SOA區(qū)的為長度300 μ m-1000 μ m ；其中DFBl區(qū)和DFB2區(qū)上制作的光柵的布 拉格波長相同或是有一個1-10納米波長的偏調(diào)，波長的偏調(diào)通過改變DFBl區(qū)和DFB2區(qū)的 光柵周期或是改變其脊波導(dǎo)的寬度來實現(xiàn)；步驟5 在有源波導(dǎo)區(qū)2和無源波導(dǎo)區(qū)3上依次外延制作光柵蓋層16、光限制層17 和電接觸層18 ；其中電接觸層18為高摻雜的InGaAs，厚度為100-200nm(如圖3所示)；步驟6 在電接觸層18上向下刻蝕出Y型脊波導(dǎo)，刻蝕深度至光柵層15的表面； 其中該Y型脊波導(dǎo)的無源波導(dǎo)區(qū)3區(qū)部分可以做成彎曲波導(dǎo)或傾斜波導(dǎo)來減少無源波導(dǎo)3 端面的反射。
步驟7 在光柵層15的上面及Y型脊波導(dǎo)的表面生長二氧化硅絕緣層19(如圖3 所示)；步驟8 將有源波導(dǎo)區(qū)2上的Y型脊波導(dǎo)層上面的二氧化硅絕緣層19腐蝕掉(如 圖3所示)；步驟9 在有源波導(dǎo)區(qū)2上的Y型脊波導(dǎo)兩臂的中間制作第一電隔離溝21，在有源 波導(dǎo)區(qū)2上的DFB區(qū)和SOA區(qū)之間制作第二電隔離溝22 ；其中第一電隔離溝21和第二電隔 離溝22的寬度為10 μ m-50 μ m,其制作可以通過高能He離子注入來實現(xiàn)(如圖2所示)；步驟10 在第一電隔離溝21的兩側(cè)及第二電隔離溝22的兩側(cè)制作P面電極23 ； 該金屬電極層23為Ti/Au或Ti/Pt/Au，厚度為300nm-500nm(如圖3所示)；步驟11 將N型磷化銦襯底10減薄(如圖3所示)；步驟12 在減薄后的N型磷化銦襯底10的下面制作N面電極24，完成器件的制作 (如圖3所示)，該器件采用InP系材料，該器件的自脈動拍頻頻率的開始范圍由DFBl區(qū)和 DFB2區(qū)的激射波長差決定。其中在制作完成的器件的有源波導(dǎo)區(qū)2的端面蒸鍍高反射膜，在無源波導(dǎo)區(qū)3的 端面蒸鍍抗反射膜。實施例請再參照圖1、圖2、圖3和圖4本發(fā)明提供的一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光 器+雙放大器的制作方法，包括如下制作步驟步驟1 選擇一 N型磷化銦襯底10 ；步驟2 在N型磷化銦襯底10上依次外延制作1. 5 μ m的InP緩沖層11、IOOnm的 下波導(dǎo)層12、多量子阱有源區(qū)13、IOOnm的上波導(dǎo)層14和光柵層15，形成材料結(jié)構(gòu)；其中多 量子阱有源區(qū)13為銦鎵砷磷材料，材料的帶隙波長為1. 55 μ m，量子阱個數(shù)為6，總厚度為 90納米；步驟3 在材料結(jié)構(gòu)的一側(cè)制作無源波導(dǎo)區(qū)3，另一側(cè)為有源波導(dǎo)區(qū)2 ；其中所述 的制作無源波導(dǎo)區(qū)3時，先光刻腐蝕掉無源波導(dǎo)3區(qū)的光柵層15、上波導(dǎo)層14、多量子阱有 源區(qū)13和下波導(dǎo)層12，通過對接生長生長依次外延上下限制層31、波導(dǎo)芯層32和上限制 層33(如圖4所示)，外延的無源波導(dǎo)3區(qū)的波導(dǎo)芯層32帶隙波長相對于有源波導(dǎo)2區(qū)的 帶隙波長藍移130nm。步驟4 在多量子阱有源區(qū)13上部的上波導(dǎo)層14和光柵層15上遠離無源波導(dǎo)區(qū) 3的一側(cè)采用全息曝光法制作光柵，其周期根據(jù)器件的發(fā)射波長由下式確定λ L = 2neff A /m其中，λ L為激射波長，Λ為制作的光柵周期，neff為波導(dǎo)有效折射率，對于一級 光柵，m = 1 ；該有光柵的部分為DFB區(qū)，該DFB區(qū)分為DFBl區(qū)和DFB2區(qū)，另一部分為SOA 區(qū)，該SOA區(qū)分為SOAl區(qū)和S0A2區(qū)(如圖1所示)；其中DFBl區(qū)和DFB2區(qū)上制作的光柵 的周期相同；步驟5 在有源波導(dǎo)區(qū)2和無源波導(dǎo)區(qū)3上依次外延制作光柵蓋層16、光限制層17 和電接觸層18 ；其中電接觸層18為高摻雜的InGaAs，厚度為150nm ；步驟6 在電接觸層18上用反應(yīng)離子刻蝕向下刻蝕出Y型脊波導(dǎo)，刻蝕深度至光 柵層15的表面；DFBl區(qū)和DFB2區(qū)的脊波導(dǎo)寬度分別為2 μ m和3 μ m(如圖3所示)，來實現(xiàn)DFBl區(qū)和DFB2區(qū)激射波長的偏調(diào)，這個偏調(diào)和DFBl區(qū)和DFB2區(qū)激射波長的功率及相位共 同決定了其自脈動拍頻頻率，設(shè)兩個激光器的發(fā)光頻率分別為ω 和ω2，并且I ω1-ω2 << ω ，ω2，當自脈動激光器的兩個頻率的光同時照射在探測器表面時，產(chǎn)生一個頻率為 ω 1-ω 2 I的光電流，即自脈動拍頻信號，如下式所示
權(quán)利要求
一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，包括如下步驟步驟1選擇一N型磷化銦襯底；步驟2在N型磷化銦襯底上依次外延制作InP緩沖層、下波導(dǎo)層、多量子阱有源區(qū)、上波導(dǎo)層和光柵層，形成材料結(jié)構(gòu)；步驟3在材料結(jié)構(gòu)的一側(cè)制作無源波導(dǎo)區(qū)，另一側(cè)為有源波導(dǎo)區(qū)；步驟4在多量子阱有源區(qū)上部的上波導(dǎo)層和光柵層上遠離無源波導(dǎo)區(qū)的一側(cè)制作光柵，該有光柵的部分為DFB區(qū)，該DFB區(qū)分為DFB1區(qū)和DFB2區(qū)，另一部分為SOA區(qū)，該SOA區(qū)分為SOA1區(qū)和SOA2區(qū)；步驟5在有源波導(dǎo)區(qū)和無源波導(dǎo)區(qū)上依次外延制作光柵蓋層、光限制層和電接觸層；步驟6在電接觸層上向下刻蝕出Y型脊波導(dǎo)，刻蝕深度至光柵層的表面；步驟7在光柵層的上面及Y型脊波導(dǎo)的表面生長二氧化硅絕緣層；步驟8將有源波導(dǎo)區(qū)上的Y型脊波導(dǎo)上面的二氧化硅絕緣層腐蝕掉；步驟9在有源波導(dǎo)區(qū)上的Y型脊波導(dǎo)兩臂的中間制作第一電隔離溝，在有源波導(dǎo)區(qū)上的DFB區(qū)和SOA區(qū)之間制作第二電隔離溝；步驟10在第一電隔離溝的兩側(cè)及第二電隔離溝的兩側(cè)制作P面電極；步驟11將N型磷化銦襯底減??；步驟12在減薄后的N型磷化銦襯底的下面制作N面電極，完成器件的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法， 其中多量子阱有源區(qū)為銦鎵砷磷或銦鎵鋁砷材料，材料的帶隙波長為1. 55 μ m，總厚度為 70-200 納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方 法，其中所述的多量子阱有源區(qū)的量子阱個數(shù)為4-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，其 中所述的制作無源波導(dǎo)區(qū)，是采用對接生長或量子阱混雜技術(shù)實現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，其 中所述的制作無源波導(dǎo)區(qū)的結(jié)構(gòu)包括依次生長的下限制層、波導(dǎo)芯層和上限制層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，其 中DFBl區(qū)和DFB2區(qū)的光柵周期對應(yīng)的激射波長相同或是有一個1_10納米波長的偏調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，其 中在制作完成的器件的有源波導(dǎo)區(qū)的端面蒸鍍高反射膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，其 中在制作完成的器件的無源波導(dǎo)區(qū)的端面蒸鍍抗反射膜。
全文摘要
一種基于Y波導(dǎo)的雙分布反饋激光器+雙放大器的制作方法，包括在N型磷化銦襯底上依次外延制作InP緩沖層、下波導(dǎo)層、多量子阱有源區(qū)、上波導(dǎo)層和光柵層；制作無源波導(dǎo)區(qū)，另一側(cè)為有源波導(dǎo)區(qū)；制作光柵；在有源波導(dǎo)區(qū)和無源波導(dǎo)區(qū)上依次外延制作光柵蓋層、光限制層和電接觸層；在電接觸層上向下刻蝕出Y型脊波導(dǎo)；在光柵層的上面及Y型脊波導(dǎo)的表面生長二氧化硅絕緣層；將Y型脊波導(dǎo)上面的二氧化硅絕緣層腐蝕掉；在有源波導(dǎo)區(qū)上的Y型脊波導(dǎo)兩臂的中間制作第一電隔離溝，在有源波導(dǎo)區(qū)上的DFB區(qū)和SOA區(qū)之間制作第二電隔離溝；在第一電隔離溝的兩側(cè)及第二電隔離溝的兩側(cè)制作P面電極；將N型磷化銦襯底減?。辉跍p薄后的N型磷化銦襯底的下面制作N面電極，完成器件的制作。
文檔編號H01S5/068GK101938083SQ20101023117
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者孔端花, 朱洪亮, 梁松 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所