CN107785775A - 一种混合腔的激光器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合腔的激光器制备方法，旨在解决现有技术无法制备出直线形激光器和随机腔激光器结合的激光器的问题；本申请通过将硅基波导微腔结构与随机腔激光器相连，实现了直线激光器与随机腔激光器的结合，实现直线激光器与随机腔激光器的结构的结合，同时本申请的制备方法简单，大大节约工业成本；本申请适用于激光器制备相关领域。
Description
技术领域
本发明涉及激光器制备相关领域，具体涉及一种混合腔的激光器制备方法。
背景技术
激光器——能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960 年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962 年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。激光器分为环形腔激光器、直线形激光器和随机腔激光器，现有单独的上述激光器已经属于现有，但是并没有针对上述混合型的激光器的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术无法制备出直线形激光器和随机腔激光器结合的激光器的问题，本申请提出了一种混合腔的激光器制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种混合腔的激光器制备方法，该方法包括：
制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构；
制作随机腔激光器，并对随机腔激光器的衬底进行减薄；
对硅基波导微腔结构上的聚合物进行聚合物软化，增加聚合物的粘度，并将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合。
具体地，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，具体包括：
步骤101：对SOI片进行处理，使用硫酸双氧水进行清洗，清洗后的硅波导进行光刻，采用离子刻ICP进行刻蚀，形成带有阻挡结构的硅波导组合；
步骤102：刻蚀生成硅波导后对晶片进行清洗，并进行台阶测试，测试后制作透明导电介质，作为和随机腔激光器进行接触的导电介质；
步骤103：旋涂聚合物PVA在硅波导晶片全平面，在均匀旋涂的表面再次旋涂光刻胶进行曝光，光刻胶保护住器件之间的PVA，暴露出硅波导组合区域，经过显影后进行腐蚀处理；
步骤104：将晶片浸泡在水中，利用PVA溶于水，可以被水腐蚀的性质，对被光刻胶选区的晶片进行腐蚀；被光刻胶保护的区域没有接触水溶液，只会发生侧蚀，而没有光刻胶保护的区域之间接触水溶液，在浸泡过程中被水溶液腐蚀去掉，依照曝光形成的图形形成选区覆盖；
步骤105：形成选区后浸泡丙酮去除光刻胶，进行键合前的准备；聚合物PVA不溶于丙酮，而曝光所选择的光刻胶则很容易被丙酮去除；去除光刻胶后，聚合物PVA选区覆盖在没有波导区域形成带有透明导电介质I TO的硅基波导微腔结构。
具体地，所述步骤102中所述制作透明导电介质，采用MOCVD或磁控溅射方法，透明导电介质为I TO。
具体地，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，采用SOI材料，且SOI材料厚度在200nm-2um范围。
具体地，该方法采用微环结构、微盘结构或光子晶体来代替所述硅基波导微腔结构。
具体地，所述制作随机腔激光器，采用N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料，该N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料为InP基量子阱或量子点材料，或为GaAs基量子阱或量子点材料。
具体地，所述制作随机腔激光器，是制作条形的随机腔激光器，其中条形随机腔激光器制作是采用曝光后进行湿法腐蚀或ICP刻蚀方法。
具体地，所述条形随机腔激光器的波导宽度在300nm-50um之间，高度在100nm-2um之间。
具体地，所述将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合，具体包括：
先在常温下施压，增加键合强度，再升温加热固化聚合物，完成键合。
具体地，所述聚合物采用PVA材料，其厚度在20-500um范围。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本申请通过将硅基波导微腔结构与随机腔激光器相连，实现了直线激光器与随机腔激光器的结合，实现直线激光器与随机腔激光器的结构的结合，同时本申请的制备方法简单，大大节约工业成本；
2.本申请的制备方法简单、工艺过程严谨，能够更好的实现随机腔激光器与直线形激光器的结合。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种混合腔的激光器制备方法，该方法包括：
制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构；
制作随机腔激光器，并对随机腔激光器的衬底进行减薄；
对硅基波导微腔结构上的聚合物进行聚合物软化，增加聚合物的粘度，并将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合。
具体地，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，具体包括：
步骤101：对SOI片进行处理，使用硫酸双氧水进行清洗，清洗后的硅波导进行光刻，采用离子刻ICP进行刻蚀，形成带有阻挡结构的硅波导组合；
步骤102：刻蚀生成硅波导后对晶片进行清洗，并进行台阶测试，测试后制作透明导电介质，作为和随机腔激光器进行接触的导电介质；
步骤103：旋涂聚合物PVA在硅波导晶片全平面，在均匀旋涂的表面再次旋涂光刻胶进行曝光，光刻胶保护住器件之间的PVA，暴露出硅波导组合区域，经过显影后进行腐蚀处理；
步骤104：将晶片浸泡在水中，利用PVA溶于水，可以被水腐蚀的性质，对被光刻胶选区的晶片进行腐蚀；被光刻胶保护的区域没有接触水溶液，只会发生侧蚀，而没有光刻胶保护的区域之间接触水溶液，在浸泡过程中被水溶液腐蚀去掉，依照曝光形成的图形形成选区覆盖；
步骤105：形成选区后浸泡丙酮去除光刻胶，进行键合前的准备；聚合物PVA不溶于丙酮，而曝光所选择的光刻胶则很容易被丙酮去除；去除光刻胶后，聚合物PVA选区覆盖在没有波导区域形成带有透明导电介质ITO的硅基波导微腔结构。
具体地，所述步骤102中所述制作透明导电介质，采用MOCVD或磁控溅射方法，透明导电介质为ITO。
具体地，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，采用SOI材料，且SOI材料厚度在200nm-2um范围。
具体地，该方法采用微环结构、微盘结构或光子晶体来代替所述硅基波导微腔结构。
具体地，所述制作随机腔激光器，采用N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料，该N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料为InP基量子阱或量子点材料，或为GaAs基量子阱或量子点材料。
具体地，所述制作随机腔激光器，是制作条形的随机腔激光器，其中条形随机腔激光器制作是采用曝光后进行湿法腐蚀或ICP刻蚀方法。
具体地，所述条形随机腔激光器的波导宽度在300nm-50um之间，高度在100nm-2um之间。
具体地，所述将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合，具体包括：
先在常温下施压，增加键合强度，再升温加热固化聚合物，完成键合。
具体地，所述聚合物采用PVA材料，其厚度在20-500um范围。
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，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，该方法包括：
制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构；
制作随机腔激光器，并对随机腔激光器的衬底进行减薄；
对硅基波导微腔结构上的聚合物进行聚合物软化，增加聚合物的粘度，并将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合。
2.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，具体包括：
步骤101：对SOI片进行处理，使用硫酸双氧水进行清洗，清洗后的硅波导进行光刻，采用离子刻ICP进行刻蚀，形成带有阻挡结构的硅波导组合；
步骤102：刻蚀生成硅波导后对晶片进行清洗，并进行台阶测试，测试后制作透明导电介质，作为和随机腔激光器进行接触的导电介质；
步骤103：旋涂聚合物PVA在硅波导晶片全平面，在均匀旋涂的表面再次旋涂光刻胶进行曝光，光刻胶保护住器件之间的PVA，暴露出硅波导组合区域，经过显影后进行腐蚀处理；
步骤104：将晶片浸泡在水中，利用PVA溶于水，可以被水腐蚀的性质，对被光刻胶选区的晶片进行腐蚀；被光刻胶保护的区域没有接触水溶液，只会发生侧蚀，而没有光刻胶保护的区域之间接触水溶液，在浸泡过程中被水溶液腐蚀去掉，依照曝光形成的图形形成选区覆盖；
步骤105：形成选区后浸泡丙酮去除光刻胶，进行键合前的准备；聚合物PVA不溶于丙酮，而曝光所选择的光刻胶则很容易被丙酮去除；去除光刻胶后，聚合物PVA选区覆盖在没有波导区域形成带有透明导电介质ITO的硅基波导微腔结构。
3.根据权利要求2所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述步骤102中所述制作透明导电介质，采用MOCVD或磁控溅射方法，透明导电介质为ITO。
4.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构，采用SOI材料，且SOI材料厚度在200nm-2um范围。
5.根据权利要求4所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，该方法采用微环结构、微盘结构或光子晶体来代替所述硅基波导微腔结构。
6.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述制作随机腔激光器，采用N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料，该N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料为InP基量子阱或量子点材料，或为GaAs基量子阱或量子点材料。
7.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述制作随机腔激光器，是制作条形的随机腔激光器，其中条形随机腔激光器制作是采用曝光后进行湿法腐蚀或ICP刻蚀方法。
8.根据权利要求7所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述条形随机腔激光器的波导宽度在300nm-50um之间，高度在100nm-2um之间。
9.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述将随机腔激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上，使二者对准键合，具体包括：
先在常温下施压，增加键合强度，再升温加热固化聚合物，完成键合。
10.根据权利要求1所述的一种混合腔的激光器制备方法，其特征在于，所述聚合物采用PVA材料，其厚度在20-500um范围。
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