[发明专利]曲率渐变的弯曲波导量子点超辐射发光管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体电子器件领域，尤其涉及一种低损耗大功率的量子点超辐射发光管及其制备方法。

背景技术

超辐射发光管是光纤陀螺仪，光学相干层析成像(简称OCT)系统中常用的光源，由于超辐射发光管具有较宽的光谱，因此使得光学相干层析成像系统具有较高的纵向分辨率，但是在实际应用中，我们往往需要较大的输出功率来提高光学相干层析系统的动态范围。传统的弯曲波导超辐射发光管的弯曲部分采用的是曲率半径不变的一段圆弧，从而使得在光传输过程中弯曲损耗系数不变，引起不可忽略的损耗，而如果将弯曲部分的形式改为曲率半径变化的波导结构，这样可以使得在不同的地方的弯曲损耗系数变化，不仅可以使得直条部分和弯曲部分的连接的地方连接在一起，而且可以减小弯曲损耗，增大光输出功率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提出低损耗大功率的量子点超辐射发光管及其制备方法，使其在弯曲部分长度不变，最终出光方向与出光端面法线方向的夹角不变的情况下实现较低的损耗，从而在光学相干层析成像技术中提高测试动态范围。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种弯曲波导量子点超辐射发光管，包括：衬底；位于衬底上的量子点增益介质；波导结构，包括直段部分和弯曲部分，弯曲部分的曲线为椭圆的一部分。

根据本发明的一种具体实施方式，弯曲部分的公式为

根据本发明的一种具体实施方式，所述弯曲部分的曲率半径是渐变的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述波导结构的最终偏离角与出光面法线的夹角为7°，弯曲部分的长度为1mm。

根据本发明的一种具体实施方式，其外延结构依次为衬底、缓冲层、下包覆层、有源区、上包覆层、欧姆接触层。

根据本发明的一种具体实施方式，所述有源区为砷化铟/砷化镓量子点结构。

本发明还提出一种弯曲波导量子点超辐射发光管的制备方法，包括：步骤S1：在外延片上涂覆一层光刻胶；步骤S2：采用光刻方法刻蚀出波导结构，包括直段部分和弯曲部分，弯曲部分的曲线的公式为步骤S3：采用腐蚀的方法将波导结构图形转移到外延片上；步骤S4：将基片上的光刻胶去除；步骤S5：在基片上生长一层二氧化硅绝缘层；步骤S6：在基片上再次涂覆光刻胶；步骤S7：在弯曲波导结构上开出电注入窗口；步骤S8：去除光刻胶；步骤S9：在基片的背面和正面生长金属电极；步骤S10：退火完成合金化。

本发明另一方面提出一种弯曲波导量子点超辐射发光管，包括：衬底；

位于衬底上的量子点增益介质；波导结构，包括直段部分和弯曲部分，弯曲部分的曲线为双曲线的一部分。

根据本发明的一种具体实施方式，，弯曲部分的公式为

根据本发明的一种具体实施方式，弯曲部分的曲率半径是渐变的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述波导结构的最终偏离角与出光面法线的夹角为7°，弯曲部分的长度为1mm。

根据本发明的一种具体实施方式，其外延结构依次为衬底、缓冲层、下包覆层、有源区、上包覆层、欧姆接触层。

根据本发明的一种具体实施方式，所述有源区为砷化铟/砷化镓量子点结构。

本发明还提出一种弯曲波导量子点超辐射发光管的制造方法，包括：步骤S1：在外延片上涂覆一层光刻胶；步骤S2：采用光刻方法刻蚀出弯曲波导结构，包括直段部分和弯曲部分，弯曲部分的曲线的公式为步骤S3：采用腐蚀的方法将波导结构图形转移到外延片上；步骤S4：将基片上的光刻胶去除；步骤S5：在基片上生长一层二氧化硅绝缘层；步骤S6：在基片上再次涂覆光刻胶；步骤S7：在波导结构上开出电注入窗口；步骤S8：去除光刻胶；步骤S9：在基片的背面和正面生长金属电极；步骤S10：退火完成合金化。

本发明还提出一种弯曲波导量子点超辐射发光管，包括：衬底；位于衬底上的量子点增益介质；弯曲波导结构，包括直段部分和弯曲部分，弯曲部分的曲线为多项式的一部分。

根据本发明的一种具体实施方式，弯曲部分的公式为y＝az^2.2+bz^2.1。

根据本发明的一种具体实施方式，弯曲部分的曲率半径是渐变的。

根据本发明的一种具体实施方式，所述波导结构的最终偏离角与出光面法线的夹角为7°，弯曲部分的长度为1mm。

根据本发明的一种具体实施方式，其外延结构依次为衬底、缓冲层、下包覆层、有源区、上包覆层、欧姆接触层。