分布反饋半導體激光器、激光器中布拉格光柵及制備方法
【技術領域】
[0001] 本申請設及光電子技術領域，尤其設及分布反饋半導體激光器、激光器中布拉格 光柵及制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著信息技術的蓬勃發展，光通信技術的誕生為用戶傳遞各種信息提供了便利。 不同頻率的光在傳遞的過程中，由于它們之間的相互作用很小，因此可W采用多信道同時 傳輸的方式傳遞消息。為了充分的利用光的大帶寬來實現消息的多信道同時傳輸，提出了 兩種波分復用的技術，一種是粗波分復用技術，另一種是密集波復用技術，其中，密集波復 用技術主要的原理是將1550納米的通信波段分隔成等間距lOOGHz的信道，或者分成更小間 距且數量上百的信道，從而提高一條光纖傳輸信息的能力。然而運種精密的信道間隔W及 龐大的信道數量對光源的要求很高，目前實現的方法是:通過調節半導體激光器中的布拉 格光柵的相位，獲得不同波長的光源。
[0003] 傳統技術在制備η相移光柵的反饋半導體激光器中時，通常采用電子束曝光技術 制備激光器中的光柵結構，具體是指:通過電子束曝光技術改變采樣光柵的周期來改變激 光器的激射波長，從而為多信道中信息傳遞提供多種波長的光源。然而，采用密集波復用技 術使消息在多信道同時傳輸時，通常使用的信道間隔是100G化，即0.8納米的波長間隔，運 樣導致每兩個相鄰信道的光柵周期的改變量僅為0.13納米，而一般的粒子的直徑如Ιη、Ρ等 都大于0.2納米，因此雖然電子束曝光技術具有納米級別的加工工藝，但由于材料的固有特 性很難制備出精度較高的光柵結構。
[0004] 鑒于上述問題，2006年陳向飛提出了一種重構-等效調嗽技術，該技術利用全息曝 光的方法制備了和傳統η相移光柵激光器等效的光柵結構(如圖5(a)所示），且該重構-等效 調嗽技術不改變種子光柵周期，只改變采樣布拉格光柵的周期，從而提高了制備光源波長 的精確度。
[0005] 利用上述重構-等效調嗽技術的確制備出了精確度較高的光柵結構的激光器，但 是該技術制備的η相移光柵是等效光柵，相比于常規均勻光柵，該技術制備的等效π相移光 柵的強度僅為常規均勻光柵強度的1/3,導致制備出的半導體激光器的某些性能受到限制； 另外，重構-等效調嗽技術中的采樣布拉格光柵中有多個反射峰，通常采用的距離中屯、波長 最近的+1級或-1級的子光柵的光源波長作為激射波長，而其它級的子光柵會對激光器件產 生負面影響，降低了激光器的性能。
【發明內容】
[0006] 鑒于上述問題，本發明申請實施例提供了一種分布反饋半導體激光器中布拉格光 柵的制備方法，另外，還提供了一種具有布拉格光柵的分布反饋半導體激光器及其制備方 法，解決了基于重構-等效調嗽技術制備的等效η相移光柵的強度低的問題。
[0007] -種分布反饋半導體激光器中布拉格光柵的制備方法，該方法包括:在光柵材料 層上涂抹電子束曝光膠，所述光柵材料層位于金屬η電極上;按照預定的采樣光柵周期和每 個采樣光柵周期的占空比，通過電子束對所述光柵材料層上的電子束曝光膠進行曝光，并 使用有機溶劑將所述曝光后的電子束曝光膠溶解掉，其中，所述每個采樣光柵周期分成等 間距的Ν部分，所述Ν的值為大于1的正整數;采用刻蝕的方法將所述襯底上溶解掉電子束曝 光膠位置上的光柵材料刻蝕掉，從而形成半導體激光器中的布拉格光柵結構。
[000引優選地，所述采樣光柵的周期小于10微米，且大于1微米。
[0009] 優選地，所述每個采樣光柵周期的占空比為0.4~0.6。
[0010] -種具有布拉格光柵結構的分布反饋半導體激光器的制備方法，該方法具體包 括：
[0011] 在金屬η電極上依次沉積η型緩沖層、下波導層、多量子阱有源層、光柵材料層；
[0012] 在所述光柵材料層上涂抹電子束曝光膠;按照預定的采樣光柵周期和每個采樣光 柵周期的占空比，通過電子束對所述光柵材料層上的電子束曝光膠進行曝光，其中，所述每 個采樣光柵周期分成等間距的Ν部分，采用有機溶劑將所述光柵材料層上曝光后的電子束 曝光膠溶解掉，并采用刻蝕的方法，將所述襯底上溶解掉電子束曝光膠位置上的光柵材料 刻蝕掉，從而形成半導體激光器中的布拉格光柵的結構；
[0013]在所述形成的光柵結構的襯底上依次沉積上波導層、保護層和波導層，所述波導 層經過刻蝕處理，形成脊形結構。
[0014] 在所述脊形波導層上依次沉積Ρ型限制層、Ρ型歐姆接觸層和金屬Ρ電極，獲得具有 布拉格光柵結構的分布反饋半導體激光器。
[0015] 優選地，所述方法還包括：
[0016] 在所述襯底上沉積金屬Ρ電極后，通過氣相沉積法在所述布拉格光柵表面和脊形 波導表面沉積絕緣層。
[0017]優選地，所述在金屬η電極上依次沉積η型緩沖層、下波導層、多量子阱有源層和光 柵材料層具體包括：
[001引在金屬η電極上依次沉積180~220納米的η型ΙηΡ緩沖層、80~120納米的非滲雜晶 格匹配的InGaAsP下波導層、應變InGaAsP多量子阱和InGaAsP光柵材料層，所述應變 InGaAsP多量子阱中的量子阱的個數為5~10個，每個量子阱的阱寬為7~9納米，壘寬為8~ 12納米，壓應變為0.5%。
[0019] 優選地，所述在所述形成的光柵結構的襯底上沉積上波導層具體包括：
[0020]在所述形成的光柵結構的襯底上沉積80~120納米的P型晶格匹配的InGaAsP上波 導層。
[0021] 優選地，所述在所述脊形波導層上依次沉積P型限制層、P型歐姆接觸層具體包括：
[0022] 在所述脊形波導層上依次沉積1.5~2.0微米的P型InP限制層和80~120納米的P 型InGaAs歐姆接觸層。
[0023] 優選地，所述脊形波導層中的脊形結構的長度為300~900納米，脊形結構的寬度 為2~4微米，脊側溝寬為15~25微米，脊形結構的深度為1.5~2.0微米。
[0024] 優選地，所述通過氣相沉積法在所述布拉格光柵表面和脊形結構表面沉積絕緣層 具體包括：
[0025] 在所述襯底上沉積金屬P電極后，在所述布拉格光柵表面和脊形波導表面沉積200 ~400納米的Si化的絕緣層。
[0026] -種具有布拉格光柵結構的分布反饋半導體激光器，所述半導體激光器由金屬η 電極、η型緩沖層、下波導層、多量子阱有源層、光柵材料層、上波導層、保護層、脊形波導層、 Ρ型限制層、Ρ型歐姆接觸和金屬Ρ電極順次構成;其中，
[0027]所述半導體激光器中的光柵材料層為布拉格光柵結構；
[0028]所述布拉格光柵結構和脊形結構表面上有絕緣層。
[0029]應用本申請實施例將每個周期內的采樣光柵等間距的分成Ν部分，從而獲得多次 曝光的采樣光柵結構。相比于陳向飛等人利用重構-等效調嗽技術制備的η相移光柵結構， 應用本申請實施例制得的光柵結構中+ 1級或-1級光柵強度增大，且當Ν的值逐漸增大，+ 1 或-1級的光柵強度會越來越接近均勻布拉格光柵強度;且本申請實施例采用電子曝光技術 制備的光柵結構相比于采用全息曝光方法制備的光柵結構更加的精確，從而使得制備的光 源的波長更加精確。
【附圖說明】
[0030]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0031]圖1為本申請實施例1提供的一種半導體激光器中采樣布拉格光柵的制備方法的 具體流程示意圖；
[0032]圖2為本申請實施例1提供的一種電子束曝光機器的具體結構示意圖；
[0033]圖3為本申請實施例1提供的制作掩模板的具體流程示意圖；其中，圖3(a)是經過 電子束曝光后的電子束曝光膠的示意圖；圖3(b)是制備的掩模板的示意圖；
[0034]圖4