CN102891433B - 可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，包括如下制作步骤：选择一衬底；在该衬底上外延生长增益区量子阱材料层，该增益区量子阱材料层分为第一和第二光栅区，增益区，相位区以及放大区；选择性腐蚀掉第一和第二光栅区，相位区以及放大区位置的增益区量子阱材料层，保留增益区部分的增益区量子阱材料层；在第一和第二光栅区，相位区及放大器区上依次生长相位区材料层及量子阱材料层；选择性腐蚀掉除放大器区以外的放大器量子阱材料层；在第一和第二光栅区上的相位区体材料层表面制作光栅；在制作完光栅的结构上生长接触层。本发明利用接生长在得到可独立优化的光栅区及相位区所需的体材料的同时获得用于制作高饱和输出功率放大器的量子阱材料。

Description

可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法

技术领域

本发明涉及光电子器件领域，特别涉及一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法。

背景技术

可调谐激光器是光通信系统中必不可少的关键器件。用可调谐激光器来代替固定波长的DFB激光器，就只需采购相同的可调谐激光器作为系统光源备份，使用时调节到相应波长上即可，所以只需准备少量数目的可调谐激光器节到相应波长上即可。这样便大大减少了所需激光器的种类以及采购的数量，简化了管理，大大的节约了成本。另外，可调谐激光器还可用于可重建光分叉复用器、波长转换和光路由以及包交换等多个方面。

宽波长可调谐范围以及高输出功率对可调谐激光器的实际应用而言至关重要。增加可调谐激光器的波长可调谐范围要求器件光栅区的材料具有较大的有效折射率以及光限制因子，可以采用对接生长技术对光栅区材料的带隙波长及厚度进行分别优化。通过在器件中集成光放大器可以提高器件的输出功率。采用常规量子阱结构为有源区的半导体光放大器由于光在量子阱中的限制因子较大，输出功率容易饱和。增加量子阱的上或下限制层的厚度形成所谓的偏移量子阱结构可以减小光在量子阱材料中的限制因子，从而可以有效提高器件的饱和输出功率。可见对接生长技术以及偏移量子阱结构可以有效提高可调谐激光器性能，但目前公开的文献中还没有将两者有效结合的方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，结合使用对接技术及偏移量子阱技术制作具有宽可调谐范围以及高饱和输出功率的可调谐激光器。

为达到上述目的，本发明提供一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，包括如下制作步骤：

步骤1：选择一衬底；

步骤2：在该衬底上外延生长增益区量子阱材料层，该增益区量子阱材料层分为第一和第二光栅区，增益区，相位区以及放大区；

步骤3：选择性腐蚀掉第一和第二光栅区，相位区以及放大区位置的增益区量子阱材料层，保留增益区部分的增益区量子阱材料层；

步骤4：在第一和第二光栅区，相位区及放大器区上依次生长相位区材料层及量子阱材料层；

步骤5：选择性腐蚀掉除放大器区以外的放大器量子阱材料层；

步骤6：在第一和第二光栅区上的相位区体材料层表面制作光栅；

步骤7：在制作完光栅的结构上生长接触层，完成器件结构的制备。

其中所述衬底的材料为InP、GaAs、GaN、SiC、Si或Ge。

其中所述光栅是均匀周期的分布布拉格光栅，或是取样光栅，或是数字超模光栅及超结构光栅。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

利用对接生长在得到光栅区及相位区所需的体材料的同时获得用于制作放大器的量子阱材料。由于这两种材料在同一次外延中对接生长完成，因而减少了器件制作所需的外延次数，简化了器件制作的复杂度，从而有利于降低器件制作成本。通过对两种材料的参数进行分别优化可有效提高器件性能。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图对本发明进行进一步描述，其中：

图1-图5为本发明器件制作步骤示意图。

具体实施方式

请参阅图1-图5所示，本发明提供一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，包括如下制作步骤：

步骤1：选择一衬底10；

步骤2：在该衬底10上外延生长增益区量子阱材料层20，该增益区量子阱材料层20分为第一和第二光栅区1、4，增益区2，相位区3以及放大区5；

步骤3：选择性腐蚀掉第一和第二光栅区1、4，相位区3以及放大区5位置的增益区量子阱材料层20，保留增益区2部分的增益区量子阱材料层20；

步骤4：在第一和第二光栅区1、4，相位区3及放大器区5上依次生长相位区材料层30及量子阱材料层40；

步骤5：选择性腐蚀掉除放大器区5以外的放大器量子阱材料层40；

步骤6：在第一和第二光栅区1、4上的相位区体材料层30表面制作光栅50；

步骤7：在所述结构上生长接触层60，完成器件结构的制备。

其中所述衬底是InP衬底，或是GaAs衬底，或是GaN衬底，或是SiC衬底，或是Si衬底，或是Ge衬底。

其中所述相位区材料层30及量子阱材料层40在同一次外延中生长完成，因而减少了器件制作所需的外延次数，简化了器件制作的复杂度，从而有利于降低器件制作成本。在器件结构中材料层30与材料层20间对接，光可以在两者之间低损耗的传输。利用对接生长在得到可独立优化的光栅区1、4及相位区3所需材料30的同时获得用于制作放大器的量子阱材料40。由于材料的有效折射率随电流变化的速度与材料的带隙波长及光在其中的限制因子成正比，通过优化材料30的带隙波长及厚度(增加材料30的带隙波长及厚度)可以获得较大的波长可调谐范围。由于采用偏移量子阱结构，即放大器量子阱材料40位于光栅区及相位区体材料30之上，光在40中的限制因子降低，通过优化放大器量子阱材料40的光限制因子可以获得具有高饱和输出功率的放大器。

其中所述光栅50是均匀周期的分布布拉格光栅，或是取样光栅，或是数字超模光栅及超结构光栅。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案范围内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，包括如下制作步骤：

步骤1：选择一衬底；

步骤2：在该衬底上外延生长增益区量子阱材料层，该增益区量子阱材料层分为第一和第二光栅区，增益区，相位区以及放大区；

步骤3：选择性腐蚀掉第一和第二光栅区，相位区以及放大区位置的增益区量子阱材料层，保留增益区部分的增益区量子阱材料层；

步骤4：在第一和第二光栅区，相位区及放大器区上在同一次外延中依次生长相位区材料层及量子阱材料层；

步骤5：选择性腐蚀掉除放大器区以外的放大器量子阱材料层；

步骤6：在第一和第二光栅区上的相位区体材料层表面制作光栅；

步骤7：在制作完光栅的结构上生长接触层，完成器件结构的制备。

2.根据权利要求1所述的可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，其中所述衬底的材料为InP、GaAs、GaN、SiC、Si或Ge。

3.根据权利要求1所述的可调谐激光器与光放大器单片集成器件的制作方法，其中所述光栅是均匀周期的分布布拉格光栅，或是取样光栅，或是数字超模光栅及超结构光栅。