[发明专利]可调谐激光器及其制备方法

说明书

可调谐激光器及其制备方法，可调谐激光器包括位于同一衬底上、等高且依次贴合的增益区、相位区和光栅区，其中：增益区，自下而上依次包括：下波导层、有源层及上波导层，有源层为多量子阱结构，该多量子阱结构包括交替叠置的阱层和垒层，阱层和垒层的主体材料均为InGaAlAs四元化合物；下波导层、有源区及上波导层的靠近相位区的侧面腐蚀形成为斜面；相位区和光栅区，均包括无源层，光栅区的无源层形成有光栅结构；相位区靠近所述斜面的侧面与斜面相吻合，以使增益区和相位区相贴合。增益区的侧壁腐蚀形成有斜面，能够有效防止相位区和光栅区在对接生长无源层材料时在对接界面形成的材料堆积，从而减小光的损耗和界面处的光反射。

技术领域

本发明属于半导体光电子集成器件领域，更具体地涉及一种可调谐激光器及其制备方法。

背景技术

波分复用(WDM)光通信系统通过同时传输多波长能有效利用光纤的容量。在WDM系统中，可调谐激光器能够很大程度地降低制造和运行中的器件存货量。当使用单波长光源像分布式反馈(DFB)激光器时，需要准备很多不同发射波长的激光器，大大增加了成本。采用可调谐激光器则需要几个器件就可以覆盖所有波长，替换失效的器件也很方便。

分布布拉格反射(DBR)可调谐激光器由于具有紧凑的尺寸、高的机械可靠性和易于与别的光器件集成等优点被应用在WDM系统中。与取样光栅DBR激光器或者数字超模激光器相比，DBR激光器由于控制波长的电流数量少，所以更容易校准。另外，因为具有比较少的控制参数，DBR激光器的波长锁定算法更加简单。这些特征使得可调谐DBR激光器成为WDM无源光网络用光源的优先选择。

现有的两段/三段DBR激光器采用InGaAsP/InP材料进行设计和制备，但其可调谐范围较小，且电子限制能力弱，且在较高温度下，调制带宽会明显减小，因此器件可工作的温度范围小。

发明内容

基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种可调谐激光器及其制备方法，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提出一种可调谐激光器，包括位于同一衬底上、等高且依次贴合的增益区、相位区和光栅区，其中：增益区，自下而上依次包括：下波导层、有源层及上波导层，有源层为多量子阱结构，该多量子阱结构包括交替叠置的阱层和垒层，阱层和垒层的主体材料均为InGaAlAs四元化合物；下波导层、有源区及上波导层的靠近相位区的侧面腐蚀形成为斜面；相位区和光栅区，均包括无源层，光栅区的无源层形成有光栅结构；相位区靠近斜面的侧面与斜面相吻合，以使增益区和相位区相贴合。

在本发明的一些实施例中，上述增益区、相位区和光栅区均还包括包层及通过隔离槽间隔的电接触层和p面电极；衬底的下表面具有n面电极；其中，增益区的包层、电接触层及p面电极依次置于上波导层的上表面；相位区和光栅区的包层、电接触层及p面电极依次置于无源层的上表面。

在本发明的一些实施例中，上述增益区、相位区和光栅区的包层和电接触层为倒台浅脊波导结构，其侧截面呈倒梯形。

在本发明的一些实施例中，上述使增益区、相位区和光栅区的电接触层及p面电极间隔的隔离槽中注入有氦离子。

在本发明的一些实施例中，上述无源层的主体材料为InGaAsP四元化合物或InGaAlAs四元化合物，优选为InGaAsP四元化合物。

在本发明的一些实施例中，上述有源层包括交替叠置的5个阱层和6个垒层；每个阱层的厚度为5nm，每个垒层的厚度为9nm。

在本发明的一些实施例中，上述无源层的带隙波长比有源层的带隙波长小90～200nm。