[发明专利]可调谐激光器芯片

说明书

本发明涉及一种可调谐激光器芯片。本发明的可调谐激光器芯片，包括：一光电发射单元，发射激光；一波长调谐单元，与所述光电发射单元电性分隔，调谐所述激光的波长；所述波长调谐单元包括至少一薄膜热电堆，所述薄膜热电堆间相互串联；所述波长调谐单元直接集成在所述光电发射单元中。本发明的可调谐激光器芯片可独立工作并实现波长的调谐，芯片及其封装模块集成度高，调制速率高，调制波长范围大。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，尤其涉及一种可调谐激光器芯片。

背景技术

与本案相关的现有技术可以参考如下几种可调谐激光器的技术：主要有垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，简称VCSEL）、分布式反馈激光器（Distributed Feedback Laser，简称DFB）、分布布拉格反射激光器（Distributed BraggReflection，简称DBR）以及取样光栅分布布拉格反射激光器（Sampled GratingDistributed BraggReflector，简称SGDBR）等技术。

可调谐方式主要有三种：微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)调谐、电流调谐、以及温度调谐。基于MEMS技术的调谐方法是通过在谐振腔上方形成悬臂梁或薄膜结构，在悬臂梁或薄膜与固定器件之间施加偏压形成静电力，悬臂梁或薄膜上下移动，谐振腔长度改变，进而实现波长调谐，但器件结构复杂易失效，成品率低；电流调谐是通过给上下DBR注入不同电流，使材料折射率改变，从而改变腔的谐振波长，使器件输出不同波长的激光，但注入电流会与工作电流互扰，影响其稳定性；温度调谐技术的原理是调整有源区折射率和量子阱温度，进而改变输出波长，是最简便、可靠、经济的调谐技术路线，但裸芯片必须配合温度控制单元使用才能实现调制功能，该温度控制单元通常为半导体制冷器(Thermal electric cooler, 简称TEC)，两个独立的部件配合使用，体积大，芯片、器件及模块的集成度低，调制速率慢，调制波长范围小，调谐效果差。

所以，有必要设计一种新的可调谐激光器芯片以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可调谐激光器芯片。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种可调谐激光器芯片，包括：一光电发射单元，发射激光；一波长调谐单元，与所述光电发射单元电性分隔，调谐所述激光的波长；所述波长调谐单元包括至少一薄膜热电堆，所述薄膜热电堆间相互串联；所述波长调谐单元直接集成在所述光电发射单元中。

作为本发明的进一步改进，所述光电发射单元和所述波长调谐单元通过键合或直接生长的方式集成。

作为本发明的进一步改进，所述薄膜热电堆包括：一绝缘热阻层；至少两个P型热电臂，生长在所述绝缘热阻层一侧；至少两个N型热电臂，与所述P型热电臂呈电串联、热并联连接，生长在所述绝缘热阻层另一侧。

作为本发明的进一步改进，所述N型热电臂与P型热电臂的电串联节点分布在绝缘热阻层的上下表面。

作为本发明的进一步改进，所述光电发射单元为垂直腔面发射激光器VCSEL芯片。

作为本发明的进一步改进，所述VCSEL芯片单元包括外延晶圆，所述外延晶圆包括：一N型单晶衬底，以及依次外延生长在所述N型单晶衬底上的：N型布拉格反射层、多量子阱有源区、选择性氧化限制层、P型布拉格反射层、P型重掺电流扩展层；所述VCSEL芯片单元还包括依次生长在所述外延晶圆正面的P型欧姆接触层、介电薄膜光学钝化层、沟槽填平层；所述VCSEL芯片单元还包括生长在所述外延晶圆背面的SiON应力补偿层，经刻蚀形成刻蚀沟槽，所述刻蚀沟槽内生长有N型欧姆接触层，所述N型欧姆接触层与所述N型单晶衬底背面形成欧姆接触。

作为本发明的进一步改进，所述刻蚀沟槽呈叉指状，所述N型欧姆接触层为叉指N型欧姆接触层。