[发明专利]一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法，涉及边发射激光器技术领域，包括如下步骤：在衬底上方生长外延结构，从而形成激光器本体，激光器本体沿x方向的两端面分别为背光端和出光端；在激光器本体的背光端和/或出光端内侧的非泵浦区刻蚀出若干个间隔排布的光栅槽，并根据需要在光栅槽内填充光栅材料；所述光栅材料与其周边的外延结构共同构成嵌设于激光器本体内部的多阶光栅。本发明所提供的制备方法能够将多阶光栅嵌设于边发射激光器内，并且制得的边发射激光器的波长极其稳定，具有温度漂移小，峰值功率高的优点，克服了现有内腔稳定波长方法所存在的输出功率低、制备工艺复杂且制作成本高的问题。

技术领域

本发明涉及边发射激光器技术领域，特别涉及一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法。

背景技术

边发射激光器在功率密度等关键参数上有着无可比拟的优势，被普遍应用于通信、泵浦和激光雷达等领域。然而，由于边发射激光器的波长会随着工作电流和温度的改变而改变，因此存在波长稳定性差的瓶颈问题。经实验证明，边发射激光器的波长随温度漂移系数较大(约0.28nm/K)，因此在有些应用上受到限制。例如，应用于激光雷达时，在-20℃到+125℃的工作温度范围内，边发射激光器的波长漂移约40nm，再加上激光器本身的波长产出分布有约+/10nm的范围，如不使用额外的控温设计，接收端光学滤光片带宽应至少保持60nm宽度，才能实现信号的有效接收和利用。

通常情况下，边发射激光器的波长稳定可以通过控制温度和注入电流的稳定性来实现一定程度的稳定，但要获得更高的稳定度，需要对波长锁定。目前，提高边发射激光器波长稳定性的方法主要包括外腔反馈稳定波长方法和内腔稳定波长方法两种。

外腔反馈稳定波长方法是利用光栅等光反馈来控制半导体的频率特性，现有技术中大多数是通过体全息光栅(VHG)、体布拉格光栅(VBG)、或者光纤光栅(FBG)来实现波长稳定性的，但是这对制作工艺要求比较严格，并且成本较高。

内腔稳定波长方法是将波长稳定结构集成到半导体激光器内部，通过内部结构来实现波长稳定。常见的有分布反馈激光器(DFB)和分布布拉格反射激光器(DBR)等方法。DBR和DFB激光器都存在输出功率相对低，需要复杂的二次外延技术和复杂光栅制备技术，制作成本高。尽管如此，采用内部波长稳定方法的边发射激光器比采用外部波长稳定方法的边发射激光器具有更好的系统兼容性和更低的装配成本。

为了解决上述问题，本发明基于内腔稳定波长的设计构思，提供一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法。

发明内容

本发明提供一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法，其主要目的在于解决现有边发射激光器的内腔稳定波长方法所存在的输出功率低、制备工艺复杂且制作成本高的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种具有内嵌式多阶光栅的边发射激光器的制备方法，包括如下步骤：

（1）在衬底上方生长外延结构，从而形成激光器本体，激光器本体沿x方向的两端面分别为背光端和出光端；

（2）在激光器本体的背光端和/或出光端内侧的非泵浦区刻蚀出若干个间隔排布的光栅槽，并根据需要在光栅槽内填充光栅材料；

（3）所述光栅材料与其周边的外延结构共同构成嵌设于激光器本体内部的多阶光栅。

进一步，在步骤（2）中，首先在激光器本体的非泵浦区刻蚀出一让位台阶，然后在让位台阶处刻蚀出若干个间隔排布的光栅槽。

进一步，刻蚀所述让位台阶之前，首先在激光器本体表面的非刻蚀区沉积第一刻蚀掩膜；刻蚀所述光栅槽之前，首先在非泵浦区表面沉积第二刻蚀掩膜；刻蚀完光栅槽后将所述第一刻蚀掩膜和第二刻蚀掩膜去除。