[发明专利]分布反馈半导体激光芯片及其制备方法、光模块

说明书

本发明实公开了一种分布反馈半导体激光芯片及其制备方法、光模块，具体的，在一个激光芯片中设计两个或两个以上的宽度不同的有源区，并且各有源区上的光栅通过解离形成的光栅端面相位相同。由于激光器的有效折射率Neff由有源区材料、宽度、厚度等因素决定，因此芯片中的其它因素相同的前提下，上述有源区宽度不同的芯片单元对应的有效折射率Neff也不同。同时，DFB激光器输出波长受Neff影响，所以激光芯片中有源区宽度的变化，最终引起各有源区输出波长的变化。进一步的，波长不同的两个激光器，在相同的光栅端面相位下，边摸抑制比也不同，因此，可以从一个芯片的各有源区对应的芯片单元中挑选出边摸抑制比性能更优越的单元进行封装，提高芯片良率。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种分布反馈半导体激光芯片及其制备方法、光模块。

背景技术

光收发一体模块，简称光模块，是光纤通信中的一种标准模块。一个标准光模块通常包括光发射器、光接收器、微处理器和激光驱动器等器件。其中，激光器是光发射器中的关键部件。由于光纤传输具有低损耗、低色散的需求，因此波长为1.3～1.5微米的磷化铟基半导体激光器成为应用于光模块中的主流产品。其中，分布反馈激光器(DistributedFeedback Brag，DFB)因为单纵模特性好、传输距离更远的优势，其应用更为广泛。

在1972年贝尔实验室提出分布反馈光栅的概念时，把DBF激光器中的光栅分为两种类型，即增益耦合型光栅和折射率型耦合光栅。由于增益耦合性光栅需要直接刻蚀有源区，会引入各种缺陷影响器件的可靠性和稳定性，因此，目前多在激光器中设计折射率型耦合光栅。在具有折射率型耦合光栅的DBF激光器中，为了提升光栅性能，通常会设计各种复杂光栅结构，如多相移光栅、周期性调制光栅等，而上述复杂光栅制作工艺繁琐、制作成本高，不适于大规模生产，因此，当前大多仍采用均匀光栅结构。图1是一种典型的均匀光栅DFB半导体激光器的基本结构示意图。如图1所示，该DFB半导体激光器中包括沿其脊条方向排布的内建式均匀光栅10，利用该光栅来构成谐振腔，选择工作波长，可以实现动态单纵模工作，获得稳定的单一波长的激光。相关技术中，上述均匀光栅通常采用全息干涉技术制作，具体的，把激光器发出的光分成两束光波，使之在晶圆上形成干涉，通过调整入射光角度，以调整光栅的周期。在晶圆上完成其它的芯片制备工艺后，利用芯片切割技术将晶圆上的芯片分为独立的DFB半导体激光器芯片。

然而，在上述DFB半导体激光器中，其光栅的一个周期通常较小(约为200μm)，而芯片切割时的误差在5～20μm，所以导致光栅的最后一个周期(最靠近激光器腔面的一个周期)切割位置是不可控的，造成光栅末端相位的随机性。但是，激光器内两个模增益差又受光栅末端相位的影响。因此，上述光栅末端相位的随机变化，会导致激光器内两个模的增益差不稳定，最终影响DFB半导体激光器的单纵模良率。

发明内容

本发明提供了一种分布反馈半导体激光芯片及其制备方法、光模块，以解决DFB半导体激光芯片中光栅末端相位的不可控，所造成的DFB半导体激光器的单纵模良率低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，本发明提供了一种分布反馈半导体激光芯片，所述分布反馈半导体激光芯片包括：

基板；

设于所述基板上的第一有源区和第二有源区，其中，所述第一有源区和第二有源区的宽度不相同；以及，

设于所述第一有源区上的第一光栅，所述第一有源区发出的光在所述第一光栅处发生布拉格反射；

设于所述第二有源区上的第二光栅，所述第二有源区发出的光在所述第二光栅处发生布拉格反射；

所述第一光栅和所述第二光栅通过解离所形成的光栅端面相位相同。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种分布反馈半导体激光芯片的制备方法，所述方法包括：

在基板上形成有源区；