[实用新型]一种高速DFB激光器

说明书

一种高速DFB激光器，其外延结构包括InP衬底，所述InP衬底上沉积有缓冲层，所述缓冲层的左上方沉积有纵向限制层；所述缓冲层的右上方由下往上依次沉积有光栅层、过度层、有源区下限制层、下波导层、量子阱、上波导层和有源区上限制层；所述纵向限制层与所述有源区上限制层的上端齐平且两者上方沉积一腐蚀阻挡层；所述腐蚀阻挡层的上方依次沉积有联接层、第一势垒渐变层、第二势垒渐变层和欧姆接触层。本实用新型电阻低，调制速率快，高温下晶格匹配好，利于光栅保存，在生长过程中，采用脉冲式气流生长，先生长形核层，然后再生长一定厚度的外延层，有利于提高生长的外延层的质量。

技术领域

本实用新型属于DFB激光器开发技术领域，具体涉及一种高速DFB激光器。

背景技术

随着5G商用的日益临近，窄线宽、高边模抑制比和调制速率高的动态单模分布反馈激光器(DFB-LD)成为首选光源。DFB采用折射率周期性变化的光栅调制，具有良好的单纵模特性，边模抑制比可达35dB以上，调制速率可达50GHz以上，可以满足5G移动网络高速率/低时延的应用要求。由于5G网络应用于户外，要求能在-40～85℃下均能达到高的调制速率，然而在高温下，激光器的载流子泄露严重，且过量的热的声子易把载流子踢出量子阱区，严重影响高温调制速率。

DFB激光器在半导体内部建立起布拉格光栅，依靠光的分布反馈实现单纵模的选择，具有高速、窄线宽及动态单纵模工作特性，且DFB激光器能在更宽的工作温度与工作电流范围内抑制普通FP激光器的模式跳变，极大地改善器件的噪声特性，在5G移动通信领域具有广泛的应用。

目前，传统的提高DFB激光器带宽的方法包括：1.采用AlGaInAs MQW代替InGaAsPMQW，提高有源区微分增益；2.增加有源区两侧P型和N型层的掺杂浓度，提高载流子注入效率； 3.采用侧向掩埋异质结减小电流和载流子泄露；4.采用特定的非对称相移光栅减小高温空间烧孔效应；5.缩短激光器的腔长，提高电流注入密度；6.减小电极的寄生电容。这些方法可以获得高速调制的DFB激光器，但是其中一些工艺在提高激光器调制带宽的同时降低了器件的散热特性，例如：减小腔长，即减小了芯片散热面积；采用聚合物替代半导体作为电极的支撑层，减小了材料的散热系数等，这些因素导致DFB激光器在高温下工作时带宽受到限制。

为此，Macom采用200*250um尺寸的芯片，但在芯片的脊条区域，刻蚀掉部分有源区，在不改变芯片散热面积的同时，缩短芯片的腔长，获得高带宽的DFB激光器；此外，Oclaro 采用InGaAsP波导层替代部分有源区来减小限制因子，提高带宽；然而，由于量子阱材料为含Al材料，在刻蚀和生长过程中极易氧化形成缺陷，从而极易导致高速激光器在高温工作条件下失效。因此，我们设计了一种高速DFB激光器来解决上述问题。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供了一种高速DFB激光器。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供了一种高速DFB激光器，该激光器的外延结构包括InP衬底，所述InP衬底上沉积有缓冲层，所述缓冲层的左上方沉积有纵向限制层；所述缓冲层的右上方由下往上依次沉积有光栅层、过度层、有源区下限制层、下波导层、量子阱、上波导层和有源区上限制层；所述纵向限制层与所述有源区上限制层的上端齐平且两者上方沉积一腐蚀阻挡层；所述腐蚀阻挡层的上方依次沉积有联接层、第一势垒渐变层、第二势垒渐变层和欧姆接触层；所述光栅层为张应变结构且应变量为500-1000ppm。

优选的技术方案为：所述光栅层的厚度为40～60nm。

优选的技术方案为：所述腐蚀阻挡层的厚度为40～60nm。

优选的技术方案为：所述过度层的厚度为26～30nm。

优选的技术方案为：所述缓冲层的厚度为8～12nm。

优选的技术方案为：所述第一势垒渐变层、第二势垒渐变层的波长分别为1300nm和 1500nm。