[发明专利]利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件领域，特别涉及一种利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法。

背景技术

多波长激光器是现代波分复用(WDM)光通信系统的核心器件。由于具有结构紧凑，光学和电学连接损耗小，稳定性和可靠性高等优点，单片集成的多波长激光器阵列在WDM系统中具有广泛的应用前景。目前已经开发了多种单片集成多波长激光器阵列的制作方法，包括采用电子束曝光技术、多步全息曝光技术、取样光栅技术、选择区域外延技术等多种。

上述技术中，采用选择区域外延(SAG)技术制作单片集成多波长激光器阵列具有工艺简单的优点，受到越来越多的关注。已公开的利用SAG技术制作单片集成多波长激光器阵列的方案包括以下主要步骤：在衬底上制作SAG掩膜图形、SAG生长激光器有源区材料(包括上下分别限制层以及多量子阱层)、在上分别限制层上制作光栅、生长接触层完成器件材料结构。在上述现有方案中，利用SAG技术改变包括上下分别限制层以及多量子阱层在内的材料层的厚度，使阵列的不同激光器单元的材料具有不同的有效折射率，最终实现不同阵列单元不同的激射波长。这个方案的缺点是材料有效折射率随厚度变化的同时，量子阱的发光波长也随着材料厚度而变化。由于量子阱材料的发光波长对量子阱厚度十分敏感，随着材料厚度的变化，量子阱发光波长的变化速度远大于分布反馈激光器布拉格波长的变化速度，这会导致一些阵列单元的布拉格波长偏离量子阱材料的增益峰值，导致其单模特性恶化。另外由于量子阱材料一般具有较大的应变，厚度的明显增加会导致材料质量明显下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法，在获得不同阵列单元不同发光波长的同时对量子阱材料的发光性能不产生影响。

为达到上述目的，本发明提供一种利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上外延生长下分别限制层及量子阱层；

步骤2：在量子阱层上制作选择区域外延介质掩膜图形；

步骤3：选择区域外延生长上分别限制层，使不同的激光器单元具有不同厚度的上分别限制层；

步骤4：去掉介质掩膜图形；

步骤5：在上分别限制层上大面积制作光栅；

步骤6：在光栅7上生长接触层，完成激光器阵列的制备。

其中所述介质掩膜图形以阵列单元间距为周期型成对出现，对应于不同阵列单元的介质掩膜对的间距或掩膜宽度渐变。

本发明还提供一种利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底上制作选择区域外延介质掩膜图形；

步骤2：选择区域外延生长下分别限制层，使不同的激光器单元具有不同厚度的下分别限制层；

步骤3：去掉介质掩膜图形；

步骤4：在下分别限制层上外延生长量子阱层及上分别限制层；

步骤5：在上分别限制层上大面积制作光栅；

步骤6：在光栅7上生长接触层，完成激光器阵列的制备。

其中所述介质掩膜图形以阵列单元间距为周期型成对出现，对应于不同阵列单元的介质掩膜对的间距或掩膜宽度渐变。

上述方案中，利用选择区域外延技术仅改变激光器上分别限制层或下分别限制层的厚度，而其他材料层厚度不变，使阵列的不同激光器单元的材料具有不同的有效折射率，进而使在各阵列单元具有相同周期光栅的条件下不同的阵列单元具有不同的发光波长。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

利用SAG生长仅改变激光器上分别限制层(或下分别限制层)厚度，在使DFB激光器阵列不同单元具有不同发光波长的同时不影响量子阱材料的发光性能，有利于制作高质量多波长激光器阵列。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图对本发明进行进一步描述，其中：

图1为本发明第一实施例的利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法流程图；

图2为本发明第二实施例的利用选择区域外延技术制作分布反馈激光器阵列的方法流程图；

图3为本发明第一实施例的多波长分布反馈激光器阵列的结构剖面图；

图4为本发明第二实施例的多波长分布反馈激光器阵列的结构剖面图；

图5为本发明一种选择区域外延所用的一种掩膜对间距不变、掩膜宽度渐变的介质掩膜图形；

图6为本发明一种选择区域外延所用的一种掩膜宽度不变、掩膜对间距渐变的介质掩膜图形。