CN107230930A - 一种可调激光器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热调谐的波长可调激光器，所述激光器包括：加热层、介质层、反射镜、传输层、支撑层和衬底层。其中，所述加热层，位于所述传输层的上方；所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层；所述反射镜，位于所述传输层中；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间，具有保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构；所述衬底层，位于所述支撑层的下方。其中，所述加热层，反射镜和部分传输层组成悬空结构，可以防止热量散失。本发明的激光器利用底部支撑的悬空结构进行隔热，制作方式简单，可以提高热调谐效率，降低功耗。

Description

一种可调激光器及制备方法
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种波长可调的激光器及制备方法。
背景技术
在光通信领域，可调激光器(Tunable Laser，简称TL)指的是输出波长可在一定范围内进行调节的激光器。可调激光器主要应用于相干调制光传输，而相干调制已经成为100G及以上速率长途光传输的业界主流方案。随着对带宽持续增长的需求驱动，市场规模持续快速增长，对可调光激光器的尺寸、成本、性能、可靠性等方面提出了更高的要求。单片集成可调激光器具有体积小、集成度高等优点，因此成为当前光通信领域的主流技术。
可调激光器可以大体上通过增益区与磷化铟(Indium Phosphide，简称InP)衬底上的无源区对接制造。增益区一般为多量子阱(Multiple Quantum Well，简称MQW)，而无源区主要包括反射镜(例如，分布布拉格反射器(DistributedBragg Reflector，简称DBR))和相位区段。波长调谐是通过调谐DBR区段的折射率来实现。调谐机制主要包含电流注入调谐和通过局部加热层的热调谐两种。热调谐具有比电流注入调谐更低的调谐损耗，因此会带来更窄的激光器线宽，可以满足高速光传输网络对于激光器窄线宽的需求。但在相似的波长范围上，热调谐技术的功耗要大大地超过电流注入调谐的功耗。
简言之，热调谐技术可以得到更窄的激光器线宽，符合高速光传输网络的要求，但存在调谐组件功耗过大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种热调谐的波长可调激光器及其制备方法，所述可调激光器具有更高的热调谐效率以及更低的功耗。
第一方面，提供一种热调谐的波长可调激光器，包括：加热层，反射镜，传输层，支撑层和衬底层，其中，所述加热层，位于所述传输层的上方；所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层；所述反射镜，位于所述传输层中；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间，具有保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构；所述衬底层，位于所述支撑层的下方。
其中，所述加热层提供的热量在经过所述反射镜后，部分热量将经由所述传输层，支撑层和衬底层逐渐散失掉，由于所述支撑层具有中空的结构，在中空部分只有所述支撑结构存在，大部分都是空隙，因此大量热量被所述空隙隔绝，使作用于所述反射镜的热量增多，提高了热调谐效率。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，沿第一方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第一方向为光在波导层中的传输方向，所述空隙可以起到隔热效果。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，沿第二方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第二方向垂直于光在波导层中的传输方向，所述空隙可以起到隔热效果。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述支撑结构的数量大于或等于一个。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述反射镜，位于所述传输层中上包层的下半部分，或所述下包层的上半部分，或在上包层和波导层中各存在一部分，或在下包层和波导层中各存在一部分，用于调节所述激光器发射光的波长。
结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述传输层还包括：第一阻挡层，位于所述下包层的下方，可以避免所述传输层被刻蚀剂刻蚀。
结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述衬底层还包括：第二阻挡层，位于所述衬底材料层上方，用于避免所述衬底层被刻蚀剂刻蚀；衬底材料层，位于所述第二阻挡层下方，用于为激光器芯片提供机械支撑。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述传输层还包括：介质层，位于所述上包层上方，用于避免所述加热层中的电流渗入所述传输层。
结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，沿第一方向，包含反射镜部分的传输层与两侧传输层材料具有空隙，形成悬空结构，所述悬空结构下方具有所述支撑结构；所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料完全隔离开，使所述悬空结构和所述两侧传输层材料无连接，其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
由于所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料完全隔离开，使得所述加热层提供的热量在所述反射镜的水平方向的散失减小，进一步提高了热调谐效率。
结合第一方面，在第一方面的第九种可能的实现方式中，沿第一方向，包含反射镜的部分传输层与两侧传输层材料具有空隙，形成悬空结构，所述悬空结构下方具有所述支撑结构；所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料部分隔离开，使所述悬空结构和所述两侧传输层材料具有一个或多个连接结构，在提高热调谐效率的同时，保证芯片具有较高的机械强度。其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向，所述第二方向垂直于光在波导层中的传输方向。
结合第一方面或第一方面的第八种或第九种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述悬空结构沿第一方向具有宽窄不一的宽度。
结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述悬空结构更宽的部分下方具有所述支撑结构，所述悬空结构更窄的部分下方不具有所述支撑结构，所述支撑结构为所述悬空结构提供从下往上的支撑。
结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，所述悬空结构更宽的部分下方具有体积大的支撑结构，所述悬空结构更窄的部分下方具有体积小的支撑结构，相比第十种可能的实现方式，本实现方式具有更多的支撑结构，机械强度更大。
结合第一方面的第十种可能的实现方式，在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述悬空结构沿第一方向的宽度，要大于或等于所述反射镜沿第一方向的宽度，所述悬空结构要包含所述反射镜，让更多热量作用于所述反射镜，提高热调谐效率。
第二方面，提供了一种热调谐的波长可调激光器的制备方法，包括：生长出带有多层材料的基底，所述多层基底包括传输层，支撑层和衬底层，其中，所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层，在所述传输层中还存在反射镜；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间；所述衬底层，位于所述支撑层的下方；在所述传输层上方沉积加热层；采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层，让所述支撑层形成保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构。
其中，所述加热层提供的热量在经过所述反射镜后，部分热量将经由所述传输层，支撑层和衬底层逐渐散失掉，由于所述支撑层被所述第一刻蚀剂刻蚀成中空的结构，在中空部分只有所述支撑结构存在，大部分都是空隙，因此大量热量被所述空隙隔绝，使作用于所述反射镜的热量增多，提高了热调谐效率。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，在所述传输层中存在反射镜，具体包括：在所述上包层的下半部分存在反射镜，或所述下包层的上半部分存在反射镜，或在上包层和波导层中各存在一部分反射镜，或在下包层和波导层中各存在一部分反射镜，用于调节所述激光器的输出波长。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，在所述传输层中还包括第一阻挡层，具体包括：在所述传下包层下方存在第一阻挡层，其中，所述第一阻挡层与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率，起到保护所述传输层免受第一刻蚀剂刻蚀的作用。
结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，在所述衬底层中还包括第二阻挡层和衬底材料层，具体包括：所述第二阻挡层位于所述衬底材料层的上方，与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率，起到保护所述衬底层免受第一刻蚀剂刻蚀的作用。
结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，在所述传输层上方沉积加热层之前，还包括：在所述上包层上方生长介质层，所述介质层采用绝缘材料，可以防止所述加热层的电流渗入所述传输层中。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，在采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂，将所述反射镜沿第一方向的两侧传输层材料完全刻蚀掉，露出所述第一阻挡层，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，所述包含反射镜部分的传输层将形成由底部支撑结构支撑的悬空结构，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层和所述支撑层发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层的刻蚀反应速率。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，在采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂将所述反射镜沿第一方向的两侧传输层材料部分刻蚀掉，露出所述第一阻挡层，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，所述包含反射镜部分的传输层将形成由底部支撑结构和水平支撑结构共同支撑的悬空结构，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层和所述支撑层发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层的刻蚀反应速率。
结合第二方面的第五种或第六种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，沿第一方向，所述图形区域具有宽窄不一的宽度。
本发明提供的热调谐的波长可调激光器，包括：加热层，反射镜，传输层，支撑层和衬底层。其中，所述加热层，位于所述传输层的上方；所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层；所述反射镜，位于所述传输层中；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间，具有保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构；所述衬底层，位于所述支撑层的下方。其中，所述加热层提供的热量在经过所述反射镜后，部分热量将经由所述传输层，支撑层和衬底层逐渐散失掉，由于所述支撑层具有中空的结构，在中空部分只有所述支撑结构存在，大部分都是空隙，因此大量热量被所述空隙隔绝，使作用于所述反射镜的热量增多，可以提高热调谐效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出一种典型的热调谐激光器的平面示意图；
图2示出图1中沿1-1或2-2位置的热调谐激光器截面图；
图3示出采用水平支撑结构的热调谐激光器的悬空结构俯视图；
图4示出本发明一种实施例的热调谐激光器截面图；
图5示出本发明另一种实施例的热调谐激光器截面图；
图6示出本发明另一种实施例的热调谐激光器截面图；
图7示出本发明另一种实施例的悬空结构的俯视图；
图8示出实现本发明悬空结构的一种可能的制备工艺步骤；
图9示出图7中沿2-2位置的截面图；
图10示出本发明另一种实施例的悬空结构的俯视图；
图11示出图10中沿3-3位置的截面图；
图12示出本发明另一种实施例的悬空结构的俯视图；
图13示出本发明另一种实施例的悬空结构宽度较小处的截面图；
图14示出本发明另一种实施例的悬空结构宽度较大处的截面图。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
产生激光的三个条件是：实现粒子数反转、满足阈值条件和谐振条件。产生激光的首要条件是粒子数反转，在半导体中就是要把价带内的电子抽运到导带，为了获得粒子数反转，通常采用重掺杂的P型和N型材料构成PN结，这样，在外加电压作用下，在结区附近就出现了粒子数反转，在高费米能级中贮存着电子，而在低费米能级中贮存着空穴，当然还有很多其它产生粒子数反转的方法。实现粒子数反转是产生激光的必要条件，但不是充分条件，要产生激光，还要有损耗极小的谐振腔，谐振腔的主要部分是两个互相平行的反射镜，受激辐射光在两个反射镜之间来回反射，不断引起新的受激辐射，使受激辐射光不断被放大。只有受激辐射放大的增益大于激光器内的各种损耗，即满足一定的阈值条件才能在输出端产生加强干涉，输出稳定激光。谐振条件指的是谐振腔的长度和折射率确定以后，只有特定频率的光才能形成光振荡，输出稳定的激光，这说明谐振腔对输出的激光有一定的选频作用。
可调激光器通常由InP衬底上的增益区和无源区对接而成，其平面示意图如图1所示，包括前反射镜110，增益区120，相位调节区130和后反射镜140。其中，增益区120的禁带宽度较低，当受到电注入时，将电能转化为光能，从而提供增益；无源区在结构上主要包括反射镜，无源区的禁带宽度比激光波长的光子能量更高，对激光的吸收小，因此能提供很低的吸收损耗。为了覆盖整个C波段(约35nm范围)，通常会利用两个反射镜的“瓦尼尔效应”组成反射腔，由于两个反射镜通常位于增益区的前面和后面，所以通常被分别被称为前反射镜110和后反射镜140，可以认为两个反射镜是等价的，名称可以互换。此外，无源区还可以包含一个相位调节区130，用于对谐振腔内的有效光程进行细调从而改变激光器输出波长。
可调激光器的两个反射镜都有梳状反射光谱，具有多个反射峰，反射峰是可以调节的，通过调节反射峰可以调节激光器的输出波长。现有的调节机制主要包含电流注入调谐和通过局部加热的热调谐两种，其中，热调谐可以满足高速光传输网络对激光器窄线宽的要求，应用非常广泛，但存在功耗高的问题，亟需解决。
图2是图1中沿1-1或2-2位置的热调谐激光器截面图。从上到下依次包括：加热层221，介质层210，InP上包层222，反射镜223，波导层224，InP下包层225，InP缓冲层230和InP衬底层240。其中，所述加热层221用于给反射镜223提供热量，可以采用加热电阻，电流流经加热电阻，就可以改变所述加热电阻的温度；所述介质层210在所述加热层221和所述InP上包层222之间，用于防止所述加热层221的电流泄漏到所述InP上包层222中；所述InP上包层222，波导层224和InP下包层225位于所述介质层210和所述InP缓冲层之间，用于为光信号提供低损耗的传输通道；所述反射镜223位于所述InP上包层222中，用于调谐光信号的波长；所述InP缓冲层230位于所述InP下包层225和所述InP衬底层240之间，用于提供质量更好的InP材料，为其它层材料提供更好的材料基础；所述InP衬底层240位于所述InP缓冲层230下方，用于提供机械支撑。
在相似的波长调节范围上，加载在所述加热层221两端的功率(即功耗)越小，意味着热调谐效率越高，所述激光器200的整体功耗也就越低。如图2中箭头所示，所述加热层221被加热后温度升高，所述热量201依次通过所述介质层210、所述InP上包层222传导至所述反射镜223。然而，所述热量201将继续向下传播至所述波导层224、下包层225、缓冲层230甚至到衬底层240，同时，也有部分所述热量201向所述反射镜223两侧水平传播。这些所述热量201都被耗散掉了，并没有起到改变所述反射镜223温度的作用。所述热量201被耗散流失，这正是热调谐机制功耗较高的重要原因。
利用悬空结构形成热隔离，是防止热量流失、将热量集中在反射镜区域的一个有效办法。在实际制作过程中，被悬空区域需要与芯片其它区域连接形成支撑，不能完全与芯片脱离连接，否则就会塌陷或遭到破坏。现有的制作悬空结构的技术方案可以概括为水平支撑结构方案，采用该方案的激光器反射镜区域的俯视图如图3所示。其关键在于，在反射镜310两侧分布着不连续的窗口区域320。在芯片制备工艺中，通过光刻技术和采用刻蚀剂刻蚀，可以将所述窗口区域320的材料层刻蚀掉，而保证其它区域的材料不被刻蚀。
图4示出本发明一种实施例的热调谐激光器截面图。所述激光器400包括：加热层410，传输层420，反射镜430，支撑层440和衬底层450。其中，所述加热层410位于所述传输层420的上方，可以是加热电阻等器件，用于给所述反射镜430提供热量。
所述传输层从上到下包含上包层421，波导层422和下包层423，所述上包层421和下包层423用于将光信号能量限制在所述波导层422中，所述波导层422用于为光信号提供低损耗的传输通道。
具体的，所述上包层421和下包层423可以采用InP材料，所述波导层422可以采用磷化铟镓砷(Indium Gallium Arsenide Phosphide，简称InGaAsP)，InP材料的折射率比InGaAsP要低，因此光在所述波导层422中传播时会形成全反射，可以减少光的能量散失。
所述反射镜430位于所述上包层421的下半部分或者所述下包层423的上半部分，用于调谐光信号的波长。
具体的，所述反射镜430可以为DBR，所述DBR可以通过吸收热量，引起自身折射率的变化，改变反射出去的光信号的波长，所述反射镜430可以为前反射镜和/或后反射镜，本发明实施例对此不做限定。
所述支撑层440位于所述传输层420和所述衬底层450之间，具有保护结构441，所述保护结构与所述传输层420和所述衬底层450一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构442。
所述衬底层450，位于所述支撑层440下方，起到为整个芯片提供机械支撑的作用。
其中，所述加热层410提供的热量在经过所述反射镜430后，部分热量将经由所述传输层420，所述支撑层440和所述衬底层450逐渐散失掉，由于所述支撑层具有中空的结构，在中空部分只有所述支撑结构442存在，大部分都是空隙443，因此大量热量被所述空隙443隔绝，使作用于所述反射镜430的热量增多，提高了热调谐效率。
应理解，构成所述激光器各部分的材料及器件并不局限于上述例子中提到的，任何可以起到类似作用的材料都可以采用，本发明实施例对此不做限定。
可选地，作为另一个实施例，所述传输层还包括介质层，所述介质层位于所述上包层421上方，用于防止所述加热层410的电流渗入所述上包层421中，所述介质层可以采用绝缘材料，具体地，所述介质层可以采用二氧化硅(SiliconDioxide，简称SiO2)，氧化铝(Aluminum oxide，简称Al2O3)等绝缘材料。
图5示出本发明另一种实施例的热调谐激光器截面图。所述激光器500同样包含：加热层410，介质层510，传输层420，反射镜430，支撑层440和衬底层450；所述激光器500的基本结构与图4所示激光器400基本一致，其区别在于，沿第一方向，包含反射镜部分的传输层与两侧传输层材料具有空隙424，形成悬空结构425；所述空隙424在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构425和所述两侧传输层材料完全隔离开，并与所述支撑层的空隙443连通，让所述悬空结构425依靠底部的所述支撑结构442提供支撑。其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
需要说明的是，所述悬空结构425的数量可以为一个，其包含的反射镜为前反射镜或者后反射镜中的任意一个；数量也可以为两个，其中一个包含前反射镜，另一个包含后反射镜，本发明实施例对此不做限定。
具体的，所述悬空结构425在水平方向上使所述反射镜430沿第一方向与两侧传输层材料隔离开，同时在垂直方向上也与所述衬底层450材料有较好地隔离，可以减少热量的散失，提高热调谐效率。实验结果表明，本实施例的方案比没有悬空结构的热调谐激光器的热调谐效率提高2.5倍，比水平支撑的悬空结构方案的热调谐效率提高将近一倍。
图6示出本发明另一种实施例的热调谐激光器截面图。所述激光器600与图5所示激光器相同的部分采用同样的编码，所述激光器600与图5所示激光器的区别在于：
所述传输层420还包括第一阻挡层426，位于所述下包层423的下方，用于保护所述传输层420免受刻蚀剂刻蚀；
所述衬底层还包括：第二阻挡层451，衬底材料层452；其中，所述第二阻挡层451位于所述衬底材料层452上方，用于保护所述衬底层450免受刻蚀剂刻蚀；所述衬底材料层452，位于所述第二阻挡层451下方，为整个芯片提供机械支撑。
图7示出本发明另一种实施例的悬空结构的俯视图。从图中可以看出，所述悬空结构425沿第一方向具有不同的宽度，在1-1位置的宽度与所述反射镜430的宽度一致，明显小于在2-2位置的宽度，其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
所述悬空结构425沿第一方向的两侧具有窗口区域710，所述窗口区域710可以分为第一窗口区域711和第二窗口区域712，其中，所述窗口区域710是所述传输层的空隙424在俯视图上的形状，用于提供注入刻蚀剂的通道，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
应理解，所述窗口区域710的形状并不局限于图7中的形式，例如，所述窗口区域710的边缘可以为直角、锐角或钝角的形状，也可以为弧形、正余弦等不同形状，本发明实施例对此不做限定。
本发明另一实施例提供一种悬空结构的制备方法，如图8所示，该方法可以包括：
810，生长出带有多层材料的基底，所述多层基底包括传输层，支撑层和衬底层。
其中，所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层，在所述传输层中还存在反射镜；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间；所述衬底层，位于所述支撑层的下方。
820，在所述传输层中沉积加热层410。
830，采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层440。
其中，采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层，让所述支撑层形成保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有所述支撑结构442。
具体的，所述第一刻蚀剂可以通过任意可能的方式注入到所述支撑层440，本发明实施例对此不做限定。
可选地，作为另一个实施例，在所述传输层420中还包括第一阻挡层426，具体包括：在所述下包层下方存在第一阻挡层426，其中，所述第一阻挡层426与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率，可以避免所述传输层被第一刻蚀剂刻蚀。
可选地，作为另一个实施例，所述衬底层450包含第二阻挡层451和衬底材料层452，具体包括：所述第二阻挡层451位于所述衬底材料层452的上方，与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层440与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率，可以避免所述衬底层被第一刻蚀剂刻蚀。
具体的，所述第一阻挡层426和所述第二阻挡层451的材料可以采用InP，所述支撑层440的材料可以采用砷化铟铝(Indium Aluminum Arsenide，简称InAlAs)，所述第一刻蚀剂可以是盐酸(Hydrochloric Acid，简称HCL)和水的混合溶液。所述盐酸和水的混合溶液与所述支撑层440的材料InAlAs有刻蚀反应，与InP材料不会发生刻蚀反应。
进一步地，在所述传输层上方沉积所述加热层410之前，还包括：在所述上包层上方生长介质层，所述介质层采用绝缘材料，用于隔离所述加热层410与其它层的电流串扰。
可选地，作为另一个实施例，在步骤830之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂，将所述反射镜430沿第一方向的两侧传输层420材料完全刻蚀掉，露出所述第一阻挡层426，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层426不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层420的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层426上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层426的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，让包含反射镜430部分的传输层420形成由底部支撑结构442支撑的悬空结构425，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层420和所述支撑层440发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层426的刻蚀反应速率。
可选地，作为另一个实施例，在步骤830之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂，将所述反射镜410沿第一方向的两侧传输层420材料部分刻蚀掉，露出所述第一阻挡层426，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层426不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层420的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层426上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层426的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，让所述包含反射镜430部分的传输层420形成由底部支撑结构442和水平支撑结构共同支撑的悬空结构425，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层和所述支撑层420发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层426的刻蚀反应速率。
具体的，所述图形区域可以为所述第一刻蚀剂注入所述支撑层440的通道，其形状可以与所述窗口区域710的形状一致。
由于在相同时间内，所述材料被刻蚀剂刻蚀的长度和深度是一定的，因此当所述悬空结构425较窄处的下方支撑层440材料已经被刻蚀完毕形成悬空时，所述悬空结构425较宽处的下方支撑层440材料还没有被完全刻蚀，会在所述悬空结构425下方会留下部分材料，形成所述支撑结构442，为所述悬空结构425提供来自于底部的支撑。
图9是图7中沿2-2位置的截面图。从图中可以看出，所述悬空结构425水平方向的材料被完全刻蚀掉，但下方会留下部分材料，形成所述支撑结构442，为所述悬空结构425提供支撑。由于所述悬空结构425仅与底部的所述支撑结构442有连接，热量散失少，故所述激光器的热调谐效率更高。
应理解，所述支撑结构442的数量可以是一个，也可以是多个；形状可以是矩形、柱形、梯形等各种形状，本发明对此均不作限定。
可选地，作为另一个实施例，所述悬空结构425沿第一方向，与两侧的传输层420材料有部分连接，如图10所示。图10示出了本实施例的悬空结构425的俯视图，从图中可以看出，在1-1位置，所述悬空结构425沿第一方向的宽度较小；在2-2位置，所述悬空结构425沿第一方向的宽度较大；而3-3位置是所述窗口结构710的间隙，不会被刻蚀剂刻蚀。刻蚀过程在前面的实施例中已经介绍过，在此不再赘述。
由于存在例如3-3位置的窗口间隙，故水平方向的材料并没有被完全刻蚀。图11是图10中3-3位置的截面图，其中所述悬空结构425的特征在于：所述支撑部分不仅包括底部的支撑结构442，还包括侧面的支撑结构1110，更多的支撑结构，可以提供更高的机械强度。
应理解，本实施例中所述窗口区域710的形状不限于图10的样式，还可以有其他的形式，例如，所述窗口区域710比所述反射镜430在第一方向上的长度要短，所述短的部分对应的水平方向材料就不会被刻蚀掉，可以形成水平方向的支撑。
可选地，作为另一个实施例，所述悬空结构425沿第一方向的宽度最窄处大于所述反射镜430的宽度。图12示出了本实施例的悬空结构的俯视图，从图中可以看出，1-1位置即为所述悬空结构425沿第一方向的最窄处，其大于所述反射镜430的宽度，其中所述多出的宽度要小于所述反射镜430到芯片边缘的水平距离。
由于本实施例中刻蚀剂需要刻蚀的材料宽度更宽，而在相同时间内，所述材料被刻蚀剂刻蚀的长度和深度是一定的，因此需要更长的刻蚀时间。因此，可以通过调整所述多余宽度的大小，达到调节刻蚀时间的目的，避免出现刻蚀速度过快，所述支撑结构442被刻蚀过多，甚至被完全刻蚀掉，导致芯片塌陷的情况，可以降低工艺制备的难度。
可选地，作为另一个实施例，所述悬空结构425与前面实施例大体一致，不同之处在于：可以采用某种方法使所述悬空结构425沿第一方向较窄处下方的支撑层440材料不被完全刻蚀掏空，有很小宽度的材料剩余，在垂直方向上也形成所述支撑结构442，相应的，所述悬空结构425沿第一方向较宽处下方的支撑层440材料剩余更多，所述悬空结构425沿第一方向较窄处的截面结构如图13所示，较宽处的截面结构如图14所示。本发明实施例的支撑面积更大，支撑结构数目更多，可以提供更高的机械强度。
具体的，可以采用缩短刻蚀剂与所述支撑层440材料进行刻蚀反应的时间或减少用于刻蚀所述支撑层440材料的刻蚀剂用量等方法，本发明实施例对此不做限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种热调谐的波长可调激光器，其特征在于，包括：加热层，传输层，反射镜，支撑层和衬底层，其中，
所述加热层，位于所述传输层的上方；
所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层；
所述反射镜，位于所述传输层中；
所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间，具有保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构；
所述衬底层，位于所述支撑层的下方。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，沿第一方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
3.根据权利要求1或2所述的激光器，其特征在于，沿第二方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第二方向垂直于光在波导层中的传输方向。
4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述支撑结构的数量大于或等于一个。
5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述反射镜位于所述传输层中上包层的下半部分，或所述下包层的上半部分，或在上包层和波导层中各存在一部分，或在下包层和波导层中各存在一部分。
6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述传输层还包括：
第一阻挡层，位于所述下包层的下方。
7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述衬底层还包括：
第二阻挡层，位于所述衬底材料层上方；
衬底材料层，位于所述第二阻挡层下方。
8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述传输层还包括：
介质层，位于所述上包层上方。
9.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，沿第一方向，包含反射镜部分的传输层与两侧传输层材料具有空隙，形成悬空结构，所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料完全隔离开，使所述悬空结构和所述两侧传输层材料无连接，其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
10.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，沿第一方向，包含反射镜的部分传输层与两侧传输层材料具有空隙，形成悬空结构，所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料部分隔离开，使所述悬空结构和所述两侧传输层材料具有一个或多个连接结构，其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。
11.根据权利要求9或10所述的激光器，其特征在于，所述悬空结构沿第一方向具有宽窄不一的宽度。
12.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，所述悬空结构更宽的部分下方具有所述支撑结构，所述悬空结构更窄的部分下方不具有所述支撑结构。
13.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，所述悬空结构更宽的部分下方具有体积大的支撑结构，所述悬空结构更窄的部分下方具有体积小的支撑结构。
14.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，所述悬空结构沿第一方向的宽度，要大于或等于所述反射镜沿第一方向的宽度。
15.一种热调谐的波长可调激光器的制备方法，其特征在于，包括：
生长出带有多层材料的基底，所述多层基底包括传输层，支撑层和衬底层，其中，所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层，在所述传输层中还存在反射镜；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间；所述衬底层，位于所述支撑层的下方；
在所述传输层上方沉积加热层；
采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层，让所述支撑层形成保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构，所述中空的部分具有支撑结构。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在所述传输层中存在反射镜，具体包括：在所述上包层的下半部分存在所述反射镜，或所述下包层的上半部分存在所述反射镜，或在上包层和波导层中各存在一部分所述反射镜，或在下包层和波导层中各存在一部分所述反射镜。
17.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在所述传输层中还包括第一阻挡层，具体包括：在所述传输层的下包层下方存在第一阻挡层，其中，所述第一阻挡层与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率。
18.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底层中还包括第二阻挡层和衬底材料层，具体包括：所述第二阻挡层位于所述衬底材料层的上方，与所述第一刻蚀剂不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但反应速率低于所述支撑层与所述第一刻蚀剂的刻蚀反应速率。
19.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在所述传输层上方沉积加热层之前，还包括：在所述上包层上方生长介质层，所述介质层采用绝缘材料。
20.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，在采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂将所述反射镜沿第一方向的两侧传输层材料完全刻蚀掉，露出所述第一阻挡层，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，所述包含反射镜部分的传输层将形成由底部支撑结构支撑的悬空结构，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层和所述支撑层发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层的刻蚀反应速率。
21.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，在采用第一刻蚀剂刻蚀所述支撑层之前，所述制备方法还包括：采用第二刻蚀剂将所述反射镜沿第一方向的两侧传输层材料部分刻蚀掉，露出所述第一阻挡层，其中，所述第二刻蚀剂与所述第一阻挡层不发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但速率低于所述第二刻蚀剂与所述传输层的刻蚀反应速率，所述第一方向为光在波导层中的传输方向；
采用光刻技术，在所述第一阻挡层上形成图形区域，并采用第三刻蚀剂将所述第一阻挡层的图形区域刻蚀掉，露出所述支撑层，所述包含反射镜部分的传输层将形成由底部支撑结构和水平支撑结构共同支撑的悬空结构，其中，所述第三刻蚀剂不与所述传输层和所述支撑层发生刻蚀反应，或发生刻蚀反应但速率低于所述第三刻蚀剂与所述第一阻挡层的刻蚀反应速率。
22.根据权利要求20或21所述的制备方法，其特征在于，沿第一方向，所述图形区域具有宽窄不一的宽度。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277731A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 山东大学 一种iii-v族硅基低折射率缝隙结构dbr激光器及集成方法
WO2020042493A1 (zh) * 2018-08-30 2020-03-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种半导体芯片及其制作方法
CN112180504A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 中国科学院物理研究所 一种悬浮波导结构及其制备方法
CN112563878A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 武汉光迅科技股份有限公司 一种热调谐半导体芯片及其制备方法
CN114128061A (zh) * 2019-08-06 2022-03-01 华为技术有限公司 一种波导结构、集成光芯片及实现电学隔离的方法
CN114597763A (zh) * 2022-05-07 2022-06-07 武汉光迅科技股份有限公司 一种新型结构的热调谐激光器芯片及其制作方法
CN115036785A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 联合微电子中心有限责任公司 基于背向集成的空气绝热层的制备方法及半导体器件

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108879309B (zh) * 2017-05-09 2021-02-12 华为技术有限公司 用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器
JP7130049B2 (ja) 2017-11-28 2022-09-02 オプト エレクトロニクス ソリューションズ 波長可変レーザー
EP3565068B1 (en) * 2018-04-30 2021-02-24 FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Thermally tunable laser and method for fabricating such laser
KR102687553B1 (ko) 2020-07-23 2024-07-24 한국전자통신연구원 광 도파로 소자 및 그를 포함하는 레이저 장치
US20240210785A1 (en) * 2022-12-27 2024-06-27 Wisconsin Alumni Research Foundation Thermal laser with dynamic beam steering

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1659469A (zh) * 2002-06-28 2005-08-24 日本电气株式会社 热光移相器及其制造方法
US20090074020A1 (en) * 2007-05-14 2009-03-19 Finisar Corporation DBR laser with improved thermal tuning effciency
CN102414600A (zh) * 2009-03-31 2012-04-11 甲骨文美国公司 具有大热阻抗的光学器件
JP2012174938A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体素子およびその製造方法
CN103532009A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 Jds尤尼弗思公司 可调谐布拉格光栅及使用该光栅的可调谐激光二极管
US20140064315A1 (en) * 2009-02-20 2014-03-06 Vixar Method and apparatus including movable-mirror mems-tuned surface-emitting lasers
JP2015170750A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 住友電気工業株式会社 光半導体素子及び光半導体素子の製造方法
CN105409071A (zh) * 2013-04-30 2016-03-16 华为技术有限公司 具有高热波长调谐效率的可调激光器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6920159B2 (en) * 2002-11-29 2005-07-19 Optitune Plc Tunable optical source
US20050249256A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Lightip Technologies Inc. Wavelength switchable semiconductor laser
JP2007294914A (ja) * 2006-03-30 2007-11-08 Eudyna Devices Inc 光半導体装置
KR101295896B1 (ko) * 2009-12-17 2013-08-12 한국전자통신연구원 레이저 소자

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1659469A (zh) * 2002-06-28 2005-08-24 日本电气株式会社 热光移相器及其制造方法
US20090074020A1 (en) * 2007-05-14 2009-03-19 Finisar Corporation DBR laser with improved thermal tuning effciency
US20140064315A1 (en) * 2009-02-20 2014-03-06 Vixar Method and apparatus including movable-mirror mems-tuned surface-emitting lasers
CN102414600A (zh) * 2009-03-31 2012-04-11 甲骨文美国公司 具有大热阻抗的光学器件
JP2012174938A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体素子およびその製造方法
CN103532009A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 Jds尤尼弗思公司 可调谐布拉格光栅及使用该光栅的可调谐激光二极管
CN105409071A (zh) * 2013-04-30 2016-03-16 华为技术有限公司 具有高热波长调谐效率的可调激光器
JP2015170750A (ja) * 2014-03-07 2015-09-28 住友電気工業株式会社 光半導体素子及び光半導体素子の製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277731A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 山东大学 一种iii-v族硅基低折射率缝隙结构dbr激光器及集成方法
CN110277731B (zh) * 2018-03-15 2020-09-25 山东大学 一种iii-v族硅基低折射率缝隙结构dbr激光器及集成方法
WO2020042493A1 (zh) * 2018-08-30 2020-03-05 武汉光迅科技股份有限公司 一种半导体芯片及其制作方法
CN114128061B (zh) * 2019-08-06 2024-07-30 华为技术有限公司 一种波导结构、集成光芯片及实现电学隔离的方法
CN114128061A (zh) * 2019-08-06 2022-03-01 华为技术有限公司 一种波导结构、集成光芯片及实现电学隔离的方法
CN112180504A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 中国科学院物理研究所 一种悬浮波导结构及其制备方法
CN112180504B (zh) * 2020-09-29 2023-11-14 中国科学院物理研究所 一种悬浮波导结构及其制备方法
CN112563878B (zh) * 2020-12-10 2023-11-07 武汉光迅科技股份有限公司 一种热调谐半导体芯片及其制备方法
CN112563878A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 武汉光迅科技股份有限公司 一种热调谐半导体芯片及其制备方法
CN115036785A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 联合微电子中心有限责任公司 基于背向集成的空气绝热层的制备方法及半导体器件
CN114597763B (zh) * 2022-05-07 2022-09-20 武汉光迅科技股份有限公司 一种新型结构的热调谐激光器芯片及其制作方法
CN114597763A (zh) * 2022-05-07 2022-06-07 武汉光迅科技股份有限公司 一种新型结构的热调谐激光器芯片及其制作方法
WO2023216409A1 (zh) * 2022-05-07 2023-11-16 武汉光迅科技股份有限公司 一种新型结构的热调谐激光器芯片及其制作方法

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