[发明专利]一种大功率808nm DFB LD内置光栅的制备方法

说明书

技术领域

一种大功率808nmDFB分布反馈半导体激光器内置光栅的制备方法，特别是在InGaP光栅层制备二阶分布反馈Bragg光栅的方法。本发明属于半导体器件制造技术领域，包括全息曝光和湿法刻蚀工艺。

背景技术

利用内置光栅来锁定半导体激光器的波长的技术已经研究了将近半个世纪。分布反馈激光器是这一技术的产物，随着上世纪80、90年代光纤通信的进步，它在1.3μm和1.55μm波段发展最为迅速。相较于这一波段的分布反馈半导体激光器，GaAs基短波分布反馈激光器的发展就显得有些滞后。引起这一现象的主要原因是，这些短波激光器在光纤通信中的应用不大。近期，短波长的GaAs基分布反馈激光器在大功率倍频或激光泵浦方面找到了一席之地。808nm分布反馈半导体激光器是这一系列短波长激光器的代表，其在大功率激光泵浦中应用最为广泛。808nm分布反馈激光器的光栅层在向InGaP等无Al材料发展，这虽然解决了含Al材料易于氧化的问题，但是InGaP给传统的制备工艺带来了困难。就目前现有的技术而言，制备出来的分布反馈激光器很难保证窄线宽和较小的波长漂移度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大功率808nm分布反馈激光器中内置光栅的制备方法。这种工艺同样适用于其他波长的大功率半导体激光器中的分布反馈布拉格光栅的制备。本发明制备的光栅在保证窄线宽的同时保证了较小的波长漂移。

采用的技术方案是：

A)利用MOCVD进行一次外延生长，一次外延生长步骤为：在GaAs基底片上分别生长0.5mm的N-GaAs（Si掺杂，2.0′10¹⁸cm^-3）缓冲层，0.05mm的N-Ga_xAl_1-xAs（x=0.05~0.55，Si掺杂，~1.0′10¹⁸cm^-3）渐变的过渡层，1.2mm的N-Al_0.55Ga_0.45As（Si掺杂，1.0′10¹⁸cm^-3）下限制层，0.15mm的非故意掺杂Al_xGa_1-xAs（x=0.55~0.25）渐变波导层，5nm的非故意掺杂Al_0.25Ga_0.75As量子阱势垒层，4nm的非故意掺杂Al_0.07Ga_0.93As量子阱阱层，5nm的非故意掺杂Al_0.25Ga_0.75As量子阱势垒层，0.15mm的非故意掺杂Al_xGa_1-xAs（x=0.25~0.55）渐变波导层，

30nmP-In_0.4Ga_0.6P光栅层。

B)用全息曝光的方法在GaAs外延片的InGaP光栅层上形成干涉条纹，并进行显影、坚膜。

第一步，将准备好的外延片放置在事先调节好的以325nmHe-Cd激光器为曝光源的全息曝光系统中，曝光时间为160s，曝光功率为50mW；第二步，将曝光后的外延片放入显影液中显影6s；第三步，将显影后的外延片放在100℃加热板上加热60s。

C)将完成以上步骤的外延片放进以配置好的腐蚀液中，该腐蚀液是按体积比为：

的混合溶液配置，其中，HCl和C₂H₆O₂的纯度为分析纯，HCl和C₂H₆O₂的纯度为MOS级。本发明使用的刻蚀条件为室温下，刻蚀时间为30s，从而获得分布反馈二阶Bragg光栅。

与现有技术相比，本发明的有益效果是在GaAs基外延片上InGaP光栅层上制备出完整的分布反馈Bragg光栅，该光栅具有良好的表面形态，其光栅的占空比和凹槽深度等参数决定了大功率808nm分布反馈半导体激光器具有窄线宽和良好的波长漂移度。

附图说明

图1为依照本发明实施制作的大功率808nm分布反馈半导体激光器一次外延结构示意图。

图2为依照本发明实施制作的分布反馈布拉格光栅的形状示意图。

具体实施方式