一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率1064nm分布拉格反射器半導(dǎo)體激光器，特別涉及這種半導(dǎo)體激光器的光柵制備工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高功率半導(dǎo)體激光器和光柵制作工藝技術(shù)的發(fā)展，使得人們尋找的一種高功率窄線寬穩(wěn)定輸出的半導(dǎo)體激光器種子源得以實(shí)現(xiàn)。然而目前可以達(dá)到種子源要求的高功率半導(dǎo)體激光器DFB-LD和DBR-LD相比較，除了共同具有的窄線寬，體積小等優(yōu)點(diǎn)外，DBR-LD因其光柵的制備不需要像DFB-LD光柵一樣進(jìn)行二次外延，具有制作工藝簡單的優(yōu)勢。并且DBR-LD光柵的刻蝕使用干法刻蝕，光柵平整度高，刻蝕圖形形狀較為理想。這種結(jié)構(gòu)另一個(gè)好處是激光器工作時(shí)，對溫度的敏感性小，減小了對于激光器閾值電流和輸出功率的影響，因此具有更為明顯的優(yōu)勢。所以1064nm分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器(DBR-LD)在作為通信種子源和替代1064nm固體激光器等方面的應(yīng)用具有其他激光器不可替代的地位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是一種大功率1064nm分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器(DBR-LD)光柵的制備方法。在該發(fā)明中，我們米用全息光刻和ICP干法刻蝕制備一階布拉格光柵,全息光刻米用325nm波長的氦鎘激光器，稀釋80%的AZ-5214光刻膠，光刻出長1mm、寬4 μ m、周期為163nm的一階布拉格光柵。并且對DBR-LD光柵的制備過程中ICP干法刻蝕技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，采用四氯化碳和氦氣、氫氣作為反應(yīng)氣體與保護(hù)氣體，射頻功率分別為120W和500W。
【附圖說明】
[0004]圖1:分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器(DBR-LD)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。其中各數(shù)字代表的含義:1、P面厚包層2、P接觸層3、脊型波導(dǎo)4、N接觸層5、GaAs襯底6、N面包層7、P面波導(dǎo)層8、N面波導(dǎo)層9、InGaAs阱層10、DBR光柵區(qū)域11、包含DBR光柵的P面部分12、包含脊型波導(dǎo)的P面。
【具體實(shí)施方式】
[0005](I)利用全息光刻制備Imm長度的布拉格光柵，光刻米用325nm的氦鎘激光器輸出光作為激光光源，利用激光干涉進(jìn)行光刻，采用稀釋80%的AZ-5214光刻膠，勻膠最高速度5000轉(zhuǎn)/s，堅(jiān)膜溫度120°C，時(shí)間4.5分鐘，曝光時(shí)間為4s。
[0006](2)接著利用ICP干法刻蝕技術(shù)對全息光刻出的布拉格光柵進(jìn)行刻蝕，其中ICP干法刻蝕采用的腐蝕氣體與保護(hù)氣體分別為四氯化碳和氫氣、氬氣，其中四氯化碳流量為2ml/min，氬氣流量為3ml/min，氫氣lml/min，樣品室壓力為0.4Pa，RFl和RF2的功率分別為 120W 和 500ffo
[0007] (3)刻蝕出長度1mm，寬4 μ m，周期163nm，刻蝕深度1.5 μ m的一階布拉格光柵。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝,其特征在于，包含以下部分: 1)利用全息光刻制備周期為163nm的一階布拉格光柵,該光柵位于DBR半導(dǎo)體激光器有源區(qū)旁側(cè)； 2)對光柵刻蝕過程中采用的ICP干法刻蝕技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對刻蝕的材料、RF的功率和氣體流量速率重新設(shè)定，使刻蝕結(jié)果更趨近于理想情況； 3)最終刻蝕出長度1_、寬4μ m、深度為1.5 μ m的一階布拉格光柵。2.如權(quán)利要求1所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，其特征在于，在所述步驟I)中全息光刻采用波長325nm的氦鎘氣體激光器，作為激光干涉的光源，利用全息光刻平臺進(jìn)行光刻。3.如權(quán)利要求1所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，其特征在于，在所述步驟I)中全息光刻的光刻膠采用稀釋80%的AZ-5214膠，勻膠最高轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/秒，在堅(jiān)膜過程中堅(jiān)膜溫度120°C時(shí)間為4.5分鐘，曝光時(shí)間為4s。4.如權(quán)利要求1所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，其特征在于，在所述步驟2)中ICP干法刻蝕采用的腐蝕氣體與保護(hù)氣體分別為四氯化碳與氫氣、IS氣，其中四氯化碳流量為2ml/min, IS氣流量為31111/111；[11,氫1氣lml/min ,樣品室壓力為0.4Pa, RFl和RF2的功率分別為120W和500W。5.如權(quán)利要求1所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，其特征在于，在所述步驟2)中干法刻蝕布拉格光柵的深度為1.5μπι。6.如權(quán)利要求1所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，其特征在于，在所述步驟3)中所述的一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器為大功率1064nmDBR-LD,其特征在于輸出波長為1064nm,光柵為長度1mm、寬4μηι的一階布拉格光柵,該一階光柵的周期為163nm。
【專利摘要】高功率1064nm分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器(DBR-LD)屬于半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域，常規(guī)的半導(dǎo)體激光器輸出功率易受環(huán)境溫度影響。另外,分布反饋布拉格半導(dǎo)體激光器(DFB-LD)需要二次外延生長，相比于DBR-LD工藝過程復(fù)雜,影響了DFB-LD在代替1064nm固體激光器和作為通信種子源方面的應(yīng)用。本發(fā)明之一種分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器光柵的制備工藝，通過在傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器外延片P面有源區(qū)旁側(cè)，經(jīng)過全息光刻、干法刻蝕等工藝制作一階布拉格光柵。有效地解決了DFB-LD需二次外延，輸出功率易受環(huán)境溫度影響等問題，對促進(jìn)分布布拉格反射器半導(dǎo)體激光器的發(fā)展具有重要意義。
【IPC分類】H01S5/125
【公開號】CN105591281
【申請?zhí)枴緾N201410560897
【發(fā)明人】李輝, 都繼瑤, 曲軼, 郭海俠, 石寶華, 高峰
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月21日