[发明专利]分布反馈式激光器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种分布反馈式激光器及其制备方法。

背景技术

近年来，我国钢铁冶金、航空航天、石油化工、水泥、电力以及生化制药发展迅猛，但由于这些产业资源消耗大、污染排放高，所以节能减排就成为一项重要而紧迫的任务。O₂是工业生产燃烧过程中最重要的助燃气体，对其进行快速精确的在线实时监控与回馈控制，不仅可以优化燃烧过程，降低能耗和污染，而且能提高系统整体的燃烧效果，不仅对提高生产效率、产品品质以及安全生产具有重要意义，而且成为节能减排和实行低碳经济的重要手段之一。输出激光中心波长为760nm的分布反馈激光器在氧气的气体探测、医疗领域有这非常广泛的应用和市场需求。作为氧气气体探测的760nm光源必须有窄的线宽和稳定的特性。

图1A为现有技术分布反馈式激光器的立体图；图1B为图1A所示分布反馈式激光器的剖面示意图。请参照图1A和图1B，该分布反馈式激光器的制备过程包括：

步骤A′，经由第一次外延，在N型GaAs衬底1上依次沉积N型GaAs缓冲层2、N型AlGaAs下限制层3、有源区和非掺杂AlGaAs层，其中，该有源区包括：非掺杂AlGaAs下波导层4、非掺杂AlGaAs下垒层5、量子阱层6、非掺杂AlGaAs上垒层7、非掺杂AlGaAs上波导层8；

步骤B′，经过全息曝光在非掺杂AlGaAs层上制作平面光栅，形成非掺杂AlGaAs光栅层A；

步骤C′，在所制备的非掺杂AlGaAs光栅层上二次外延，生成P型AlGaAs上限制层9；

步骤D′，在该分布反馈式激光器的中部两侧刻蚀沟槽，在两沟槽的中间形成脊形波导，其中，沟槽的深度至非掺杂AlGaAs上波导层8(至少到AlGaAs上限制层9，至多至非掺杂AlGaAs上垒层7)；

步骤E′，至少在经刻蚀后的脊形波导上方制作电极接触层11。

可见，在制备图1A和图1B所示的分布反馈式激光器时，需要进行两次外延工艺。在两次外延工艺中间，非掺杂AlGaAs层上制作光栅过程中，非掺杂AlGaAs层的AlGaAs材料暴露在空气中，很容易产生铝氧化和产生缺陷问题，从而限制激光器的功率和寿命。

在现有技术中，为了避免AlGaAs的氧化，可以采用如InGaP等不含铝，并且在空气中比较稳定不容易氧化的光栅材料。虽然该方法可以有效减少Al的氧化问题，但由于依然采用两次材料外延，从而导致该技术方案制作复杂，成本高，在生产实践中很难推广。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种分布反馈式激光器及其制备方法，以克服在光栅制备过程中铝氧化的问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种分布反馈式激光器。该分布反馈式激光器包括：N型GaAs衬底；以及依次沉积于N型GaAs衬底上的N型GaAs缓冲层、N型AlGaAs下限制层、有源区、P型AlGaAs上限制层。其中，P型AlGaAs上限制层经刻蚀形成其至少一侧具有边墙光栅的脊形波导。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制备方法，用于制备上述的分布反馈式激光器的。该制备方法包括：步骤A，在GaAs衬底上分别沉积N型GaAs缓冲层、N型AlGaAs下限制层、非掺杂AlGaAs下波导层、非掺杂AlGaAs下垒层、量子阱层、非掺杂AlGaAs上垒层、非掺杂AlGaAs上波导层、P型AlGaAs上限制层、电极接触层，完成结构材料的制备；步骤B，在结构材料上制备原始的条形的脊形波导；步骤C，采用电子束曝光的方法，在原始的条形的脊形波导的至少一侧刻蚀形成边墙光栅。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明分布反馈式激光器及其制备方法具有以下有益效果：

(1)由于将光栅刻蚀在脊形波导的侧面，从而可以一次性外延所有层，AlGaAs材料不会暴露在空气中，从而不会产生Al氧化问题，进而可有效提高激光器的功率和寿命；

(2)由于一次性外延所有层，而后进行边墙光栅制作，从而简化了分布反馈激光器的制备工艺。

附图说明

图1A为现有技术分布反馈式激光器的立体图；

图1B为图1A所示分布反馈式激光器的剖面示意图；

图2A为本发明实施例分布反馈式激光器的立体图；

图2B为图2A所示分布反馈式激光器纵切面的剖视图；

图3为图2A所示分布反馈式激光器中光栅图形示意图。