CN109672083B - 分布式回馈激光结构与制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种分布式回馈激光结构与制作方法，通过在分布式回馈激光的光栅层中设置一相位差光栅结构及一无光栅区，且在分布式回馈激光的两侧面都涂布抗反射层的方式提升分布式回馈激光结构的SMSR合格率，且同时兼具有良好斜率效应值等优点。该光栅层在该水平方向上被该相位差光栅结构区分为一第一光栅区及一第二光栅区，且该分布式回馈激光的出光面邻靠于该第二光栅区。该相位差光栅结构可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的多个微光栅结构与位于该第二光栅区内的多个微光栅结构两者间具有一相位差。并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且在该无光栅区中并未包含任何该微光栅结构，且该无光栅区不会改变该第二光栅区内的多个微光栅结构的相位。

Description

分布式回馈激光结构与制作方法
技术领域
本发明涉及一种分布式回馈激光结构与制作方法，尤指一种分布式回馈激光的光栅层中包含一相位差光栅结构及一无光栅区，且在分布式回馈激光的两侧面都涂布抗反射层的结构与制作方法。
背景技术
半导体激光(semiconductor laser)或称激光二极管(laser diode)具有体积小、消耗功率低、反应快、耐冲击、寿命长、效率高及价格低等优点，因此被广泛的应用于光电系统产品中，例如:光波通信、信息系统、家用电器、精密测量及光纤通信等。其中，分布式回馈激光(Distibuted Feedback Laser：简称DFB激光)因具有制造简易、单模输出与适合长距传输等特性，由分布式回馈激光产生的激光信号在经过长距离传输后仍可维持良好的信号噪声比，故已成为现今光波通信及光纤通信系统中广泛使用的光源。
只不过，边模压缩比(Side Mode Supression Ratio；简称SMSR)一直以来是DFB激光合格率产出的重要考虑。理想上如果要把边模的不良效应完全去除，会在脊部(Ridge)的中间引入一个光栅相位偏移的设计(Phase-Shift Gratig Design)，并在DFB激光两边镜面使用抗反射涂布(Anti-Reflection Coating；简称AR)，其反射率<1％。请参阅图1A与图1B所示，分别为现有的分布式回馈激光的俯视与前视示意图。如图1A及1B所示，现有的分布式回馈激光于结构1由下至上包括了：一基板(Substate)10、一下披覆层(Cladding Layer)11、一下光局限层(Separated Confinement Hetero-Structure；简称SCH)12、一主动层(active region layer)13、一上光局限层14、一间隔层(Spacer)15、一光栅层(Grating)16、一上披覆层17以及一接触层(Contact)18。其中，该上披覆层17与该接触层18构成一脊部结构；并且，光栅层16中包含了一个光栅相位偏移结构161，使得位于偏移结构161左侧的微光栅结构与位于偏移结构161右侧的微光栅结构两者间具有一相位差。理想上的做法，是在分布式回馈激光的左、右两侧镜面191、192上都使用反射率<1％的抗反射涂布(AR)。这种「理想上」的做法虽然可以几乎百分之百顾及SMSR合格率，但由于两边镜面是AR涂布，激光的能量在DFB激光的两边都会输出。因为激光能量分散所致，其单边的斜率效应(SlopeEfficiency；简称SE)顶多大约只能到0.25mW/mA，这样的SE太小而无法应用在超高速千兆被动式光纤网络(Gigabit Passive Optical Network；简称G-PON)或是以太被动式光纤网络(Ethernet Passive Optical Network；简称E-PON)上。因此现今常见的另一技术，其在分布式回馈激光1a两边镜面191、192上的涂布，会在激光的前出光面(Power Output)使用AR镜面192、后出光面则改用高反射涂布(High Reflection Coating；简称HR)的HR镜面191，其反射率60～90％，并将光栅相位偏移结构161位置放靠近HR镜面191，如图2A及图2B所示的另一现有技术。如此，前出光面(亦即，AR镜面192)的SE便能大于0.4mW/mA，符合实际应用。只不过，此种方式仍然有缺点，如果HR与AR的频谱没有控制好，在低温容易有FP mode可以达到激光化(lasing)。此外，以现有的晶粒条(Bar)劈裂方式，无法控制劈裂面是断在光栅的那个位置上，所以在HR镜面192端会有所谓随机相位(Random Phase)的问题，这会使得晶粒对晶粒(Chip to Chip)或晶粒条对晶粒条(Bar to Bar)的阈值电流(Ith)与SE分布离散，且在某些相位上也会有两种激光模态(Lasing Mode)一样强，因此降低SMSR合格率，从而有待进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种分布式回馈激光结构，通过在分布式回馈激光的光栅层中设置一相位差光栅结构及一无光栅区，且在分布式回馈激光的两侧面都涂布抗反射层AR的方式来提升分布式回馈激光结构的SMSR合格率，且同时兼具有良好斜率效应值等优点。
为达上述目的，本发明提供一种分布式回馈激光结构，能够产生具有一激光波长的激光，该分布式回馈激光结构包括：
一半导体堆栈结构，在接受一电流时产生具有该激光波长的该激光，并使该激光自该半导体堆栈结构的一出光面射出，且该出光面位于该半导体堆栈结构的一侧面；
一光栅层，位于该半导体堆栈结构上，该光栅层具有包括沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，该多个微光栅结构的间隔大体上等于该激光波长的二分之一；
一脊部结构，位于该光栅层的上方；
其中，该光栅层在该水平方向上被区分为一第一光栅区、一相位差光栅结构、一第二光栅区以及一无光栅区；其中，该出光面邻靠于该第二光栅区；该相位差光栅结构位于该第一光栅区与该第二光栅区的相邻接处，且该相位差光栅结构的宽度可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的微光栅结构与位于该第二光栅区内的微光栅结构两者间具有一相位差；并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且在该无光栅区中不包含任何该微光栅结构。
于一实施例中，该相位差光栅结构的所提供的该相位差距离等于四分之一该激光波长；此外，该无光栅区的宽度至少大于10倍以上的该激光波长，该无光栅区的宽度是二分之一该激光波长的整数倍所以不改变该第二光栅区内的微光栅结构的相位。
于一实施例中，该第一光栅区的宽度是大于等于该光栅层的总宽度的三分之一，包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度大于该第一光栅区的宽度，且该无光栅区的宽度小于等于该光栅层的总宽度的三分之一。
于一较佳实施例中，该相位差光栅结构位于该光栅层于该水平方向上的中间处附近，使得该第一光栅区的宽度和包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度约略相同。
于一较佳实施例中，该第一光栅区的宽度和包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度两者均约略等于该光栅层的总宽度的二分之一；并且，该无光栅区的宽度是介于六分之一至三分之一的该光栅层的总宽度。
于一实施例中，整个该光栅层的一总宽度的一耦合强度值κL介于2至5之间；该第一光栅区具有一第一耦合强度值，该第二光栅区除了该无光栅区之外的区域具有一第二耦合强度值，该无光栅区具有一第三耦合强度值；其中，该第一耦合强度值大于该第二耦合强度值，且该第二耦合强度值大于该第三耦合强度值；其中，该第三耦合强度值等于0。
于一实施例中，该半导体堆栈结构包括：
一半导体基板；
一下披覆层，位于该半导体基板上；
一下光局限(SCH)层，位于该下披覆层上；
一主动层，位于该下光局限层上；
一上光局限层，位于该主动层上；以及
一间隔层，位于该上光局限层上；
其中，该光栅层位于该间隔层上；
其中，该脊部结构位于该光栅层上，且更包括一上披覆层位于该光栅层上以及一接触层位于该上披覆层上。
于一实施例中，该半导体堆栈结构更包括：
一第一抗反射层(Anti-Reflection Coating)，位于该半导体堆栈结构侧面的该出光面；以及
一第二抗反射层，位于该半导体堆栈结构相对于该出光面的另一侧面；
其中，该第一抗反射层与该第二抗反射层的光反射率低于1％。
为达上述目的，本发明提供一种分布式回馈激光结构的制作方法，包括下列步骤：
步骤(A)：通过半导体磊晶制造过程，于一半导体基板上形成一半导体堆栈结构；该半导体堆栈结构可在接受一电流时产生具有一激光波长的一激光，并使该激光自该半导体堆栈结构的一出光面射出，且该出光面位于该半导体堆栈结构的一侧面；
步骤(B)：通过电子束打印及纳米压印制造过程，在该半导体堆栈结构上形成一光栅层，该光栅层位于该半导体堆栈结构上；该光栅层具有包括沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，该多个微光栅结构的间隔大体上是等于该激光波长的二分之一；
步骤(C)：通过半导体磊晶制造过程及黄光制造过程，于该光栅层上形成一脊部结构，该脊部结构位于该光栅层的上方；
其中，该光栅层在该水平方向上被区分为一第一光栅区、一相位差光栅结构、一第二光栅区以及一无光栅区；其中，该出光面邻靠于该第二光栅区；该相位差光栅结构位于该第一光栅区与该第二光栅区的相邻接处，且该相位差光栅结构的宽度可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的微光栅结构与位于该第二光栅区内的微光栅结构两者间具有一相位差；并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且在该无光栅区中不包含任何该微光栅结构。
附图说明
图1A与图1B分别是现有的分布式回馈激光的俯视与前视示意图。
图2A与图2B分别是另一现有的分布式回馈激光的俯视与前视示意图。
图3A与图3B分别是本发明提供的分布式回馈激光结构的一实施例的俯视与前视示意图。
图4A至图4C所示分别为依据图1B所示现有的分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalizeddetuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalizedgain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。
图5A至图5C所示分别为依据图2B所示另一现有的分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalizeddetuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalizedgain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。
图6A至图6C所示分别为依据图3B所示本发明提供的分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalizeddetuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalizedgain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。
图7A至图7D分别为本发明提供的分布式回馈激光结构制作方法的几个步骤的示意图。
附图标记说明：1、1a～分布式回馈激光结构；10～基板；11～下披覆层；12～下光局限层；13～主动层；14～上光局限层；15～间隔层；16～光栅层；161～光栅相位偏移结构；17～上披覆层；18～接触层；191、192～镜面；3～本发明的分布式回馈激光结构；31～半导体堆栈结构；311～半导体基板；312～下披覆层；313～下光局限层；314～主动层；315～上光局限层；316～间隔层；3161～磷化铟介层；3162～蚀刻止层；3163～磷化铟隔层；32、32a～光栅层；321～第一光栅区；322～相位差光栅结构；323～第二光栅区；324～无光栅区；33、33a～脊部结构；331、331a～上披覆层；332、332a～接触层；34～保护层；38～出光面；391、392～抗反射层。
具体实施方式
为了能更清楚地描述本发明所提出的分布式回馈激光结构，以下将配合图式详细说明。
请参阅图3A及图3B，分别为本发明提供的分布式回馈激光结构(DistibutedFeeback Laser，简称DFB Laser)的一实施例的俯视与前视示意图。如图3A及图3B所示，于本实施例中，本发明提供的分布式回馈(DFB)激光结构3大体上可被区分为一半导体堆栈结构31、一光栅层(Grating)32以及一脊部结构(Ridge)33等结构。
该半导体堆栈结构31可在接受一电流时产生具有一激光波长为λ的激光，并使该激光自该半导体堆栈结构31的一出光面38射出，且该出光面38是位于该半导体堆栈结构31的一侧面，所以是符合一般边射型激光二极管元件的结构。其中，本发明提供的该半导体堆栈结构31包括：一半导体基板311、一下披覆层(cladding layer)312位于该半导体基板311上、一下光局限层(Separated Confinement Hetero-Structure；简称SCH)313位于该下披覆层312上、一主动层(active region layer)314位于该下光局限层313上、一上光局限层315位于该主动层314上、一间隔层(Spacer)316位于该上光局限层315上、一第一抗反射层391(Anti-Reflectin Coatig；简称AR)以及一第二抗反射层392。其中，该光栅层32是位于该间隔层316上；并且，该脊部结构33是位于该光栅层32上，且更包括一上披覆层331位于该光栅层32上以及一接触层(Contact)332位于该上披覆层331上。于本实施例中，本发明的间隔层316更包括：一磷化铟介层(InP Inter Layer)3161位于该上光局限层315上、一蚀刻止层(Etching Stop)3162位于该磷化铟介层3161上、以及一磷化铟隔层3163位于该蚀刻止层3162上。该第一抗反射层391位于该半导体堆栈结构31侧面的该出光面38；并且，该第二抗反射层392是位于该半导体堆栈结构31相对于该出光面38的另一侧面。其中，该第一抗反射层391与该第二抗反射层392两者的光反射率的可实施范围都是低于1％；而该第一抗反射层391与该第二抗反射层392的光反射率的较佳实施例可以是、但不局限于：0.1％左右。
一般边射型激光二极管元件的操作原理，电子与电洞等载子会注入到主动层，被载子屏障(Barrier)所局限在量子井(Quantum Well)复合发光产生材料增益。局限原理为屏障层比量子井层有较高的材料能隙，因此在量子井会形成较低的量子能阶，一旦捕捉载子后即使其不易逃脱。而激光光场则被上、下披覆层局限在上、下SCH层与主动层所构成的一矩形狭长共振腔中。局限原理为上、下披覆层有比上、下SCH层与主动层较低的光折射率系数n值(Low Refractive Index)，光场会通过全反射的原理在n值比较高的材料中形成模态并进行传播。光场与主动层的量子井耦合的程度决定了模态增益(Modal Gain)，模态增益越高则越容易克服光学损耗(Optical Loss)而达到激光化(Lasing)，也越容易降低产生激光的门坎电流值(或称为抽运阈值电流；Threshold Current)。
于本发明的一实施例中，该半导体基板311可以是一磷化铟(InP)基板，并在该InP基板311上以磊晶制造过程由下而上依序形成该下披覆层312、该下光局限层313、该主动层314、该上光局限层315以及该间隔层316。其中，该InP基板311、该下披覆层312、该下光局限层313都具有n型掺杂(n-typed doping)。该上披覆层331及该接触层332都具有p型掺杂(p-typed doping)。该下披覆层312与该上披覆层331的材料为InP。该主动层314的材料可以是In1-x-yAlxGayAs，其中，x及y为介于0与1之间的实数。该接触层332的材料可以是InGaAs。该下光局限层313及该上光局限层315的材料可以是In1-zAlzAs，其中，z为介于0与1之间的实数。由于此所述的本发明的半导体堆栈结构中各层的材质组成、结构厚度、掺杂浓度等参数，可以自一般现有的分布式回馈激光的已知参数中选用，且非本发明的技术特征，所以不赘述其细节，且本发明的半导体堆栈结构中各层的材质组成、结构厚度、掺杂浓度等参数也不局限于此段落所述的实施例。
于本实施例中，本发明的光栅层32是位于该半导体堆栈结构31的该间隔层316中的该磷化铟隔层3163上，该光栅层32具有包括沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，这些微光栅结构的间隔大体上是等于该激光波长λ、或是该激光波长λ的二分之一(也就是λ/2)；本实施例的该些微光栅结构的间隔是等于该激光波长λ的二分之一。具体来说，这里所提到的激光波长λ为波导中的波长，其等效于λ0/neff；其中，λ0是真空中的波长、neff是半导体波导的等效折射率。于本实施例中，该光栅层32在该水平方向上被区分为包括：一第一光栅区321、一相位差光栅结构322、一第二光栅区323以及一无光栅区324。其中，该出光面38是邻靠于该第二光栅区323。该相位差光栅结构322是位于该第一光栅区321与该第二光栅区323的相邻接处，且该相位差光栅结构322的宽度可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区321内的微光栅结构与位于该第二光栅区323内的微光栅结构两者间具有一相位差。并且，该无光栅区324是位于该第二光栅区323内，且在该无光栅区324中并未包含任何该微光栅结构。
于本实施例中，该相位差光栅结构322的所提供(偏移)的该相位差距离是四分之一该激光波长(也就是λ/4-shift)；此外，该无光栅区324的宽度是至少大于10倍以上的该激光波长λ，且该无光栅区324的宽度是二分之一该激光波长(λ/2)的整数倍所以不会改变该第二光栅区323内的微光栅结构的相位。换言之，第二光栅区323内所包含的多数微光栅结构虽然会被该无光栅区324分隔成左、右两部分，但这两部分的该些微光栅结构的相位都相同，不会因无光栅区324的存在而产生相位偏移。于本发明的一可实施的范例中，该第一光栅区321的宽度是大于或等于该光栅层32于该水平方向上的总宽度的三分之一，包含了该无光栅区324的该第二光栅区323的宽度是大于或等于该第一光栅区321的宽度，且该无光栅区324的宽度是小于或等于该光栅层32的总宽度的三分之一。而在本发明的一较佳实施例中(例如图3A、图3B所示结构的实施例)，该相位差光栅结构322是位于该光栅层32于该水平方向上的中间处附近，使得该第一光栅区321的宽度和包含了该无光栅区324的该第二光栅区323的宽度约略相同。换言之，该第一光栅区321的宽度和包含了该无光栅区324的该第二光栅区323的宽度两者均约略等于该光栅层32的总宽度的二分之一；并且，该无光栅区324的可实施范围的宽度是介于六分之一至三分之一的该光栅层32的总宽度，而该无光栅区324的宽度的较佳实施例可以是、但不局限于：大约为四分之一该光栅层32的总宽度左右。于图3A、图3B所示的实施例中，该光栅层32的总宽度约为250μm；其中，该第一光栅区321的宽度约为125μm、该第二光栅区323含该无光栅区324的宽度约为125μm、该无光栅区324的宽度约为62μm。并且，该无光栅区324所设置的位置会将该第二光栅区323内的多个微光栅结构分隔成两部分，且邻接于该相位差光栅结构322的那个部分的宽度约为1μm、而邻接出光面的另一个部分的宽度约为62μm。当然，此段落所述的宽度值仅为具体的实施范例，不应用来局限本发明的可实施范围。
于本实施例中，整个光栅层具有一总宽度的耦合强度值κL value，其中，κ为Kappa，L是指整个光栅层的总宽度。并且，该第一光栅区321具有一第一耦合强度值κL1，其中，L1是指第一光栅区321的宽度，以下类推；该第二光栅区323除了该无光栅区324之外的区域具有一第二耦合强度值κL2，该无光栅区324具有一第三耦合强度值κL3。其中，整个该光栅层总宽度的耦合强度值κL的可实施范围为介于2至5之间，且该第一耦合强度值大于该第二耦合强度值、且该第二耦合强度值大于该第三耦合强度值，于图3A、图3B所示的本发明较佳实施例中，该光栅层总宽度的耦合强度值κL的较佳实施例可以是、但不局限于：大约为3.5左右，且该第三耦合强度值等于0。当然，此段落所述的耦合强度值仅为具体的实施范例，不应用来局限本发明的可实施范围。
本发明申请人利用计算机仿真的方式，来将图1B、图2B及图3B所示的三种分布式回馈激光的结构设计，仿真采用Transfer Matrix的方法，计算的公式与方法参考书籍：『半导体激光技术，卢廷昌、王兴宗著，五南出版社』。经过矩阵处理可得到每个模态(mode)的激光调变量(Detune(δ))与所需要达到激光化(lasing)的增益值(Gain(g))，主要模态(mainmode)有最小的增益值g即为，边模(side mode)有第二小的增益值g，两者之间g的差为所谓光选择性(selectivity)，与SMSR相关，selectivity越高则SMSR越好。经本发明申请人依据上述书籍内容与原理进行计算机仿真的结果分别如图4A至图4C、图5A至图5C、与图6A至图6C所示。其中，图4A至图4C所示分别为依据图1B所示现有的分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalizeddetuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalizedgain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。图5A至图5C所示分别为依据图2B所示另一现有的分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalized detuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。图6A至图6C所示分别为依据图3B所示本发明分布式回馈激光结构进行计算机仿真所得到的：「归一化增益(normalized gain；g*L)vs.归一化调变量(normalized detuning；δL)」图、「光选择性(selectivity；Δ(g1-g2))vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图、以及「斜率效应比值(SE ratio；AR/HR)vs.归一化增益(normalized gain；g*L)」图；其中，不同的标点样式，代表引入不同的相位，以考虑镜面劈裂造成随机相位的行为。
依据图6B及图6C可知，如图3B所示的本发明分布式回馈激光的selectivity值集中在0.5～0.7之间、且归一化增益值达到0.8～0.9之间，而斜率效应比值(SE ratio)亦能达到7～8之间。相较于图4B及图4C所示的图1B所示的现有的分布式回馈激光的selectivity值集中在1.3～1.4之间、其归一化增益值仅有0.4左右、且斜率效应比值亦仅有1以下；以及，如图5B及图5C所示的图2B所示的另一现有的分布式回馈激光的selectivity值分散在0～1.5的广大范围之间、其归一化增益值介于0.4～0.6之间、且斜率效应比值亦分散在3～12的广大范围之间；可知，本发明的分布式回馈激光能同时拥有良好的selectivity与前光面的出光能量，使整体合格率提升，确实改善了现有技术的种种缺失。
请参阅图7A至图7D，分别为本发明提供的分布式回馈激光结构的制作方法的几个步骤的示意图。本发明提供的分布式回馈激光结构的制作方法的一较佳实施例可包括下列步骤：
步骤(A)：如图7A所示，通过有机金属化学气相沈积法(MOCVD)或其他现有的半导体磊晶制造过程，于一半导体基板上依序形成一半导体堆栈结构、一光栅层32a、以及一保护层34。该半导体堆栈结构可在接受一电流时产生具有一激光波长的一激光，并使该激光自该半导体堆栈结构的一出光面射出，且该出光面是位于该半导体堆栈结构的一侧面。该半导体堆栈结构由下而上依序包括了：该半导体基板311、一下披覆层312、一下光局限层313、一主动层314、一上光局限层315以及一间隔层316。其中，该间隔层316由下而上更依序包括了：一磷化铟介层3161、一蚀刻止层3162以及一磷化铟隔层3163。
步骤(B)：如图7B所示，通过电子束打印(E-Beam Writer)及纳米压印(NanoImprint)制造过程，将该半导体堆栈结构的该磷化铟隔层3163上的该光栅层32进行加工以形成具有包括沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，该些微光栅结构的间隔大体上是等于该激光波长或是等于的该激光波长二分之一。其中，该光栅层32在该水平方向上被区分为一第一光栅区、一相位差光栅结构、一第二光栅区以及一无光栅区。其中，该出光面是邻靠于该第二光栅区。该相位差光栅结构是位于该第一光栅区与该第二光栅区的相邻接处，且该相位差光栅结构的宽度可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的微光栅结构与位于该第二光栅区内的微光栅结构两者间具有一相位差。并且，该无光栅区是位于该第二光栅区内，且在该无光栅区中并未包含任何该微光栅结构
接着，如图7C所示，再以磊晶制造过程在该光栅层32上方依序形成一上披覆层331a以及一接触层332a，以供稍后制作脊部结构33a。
步骤(C)：如图7D所示，通过现有的激光黄光制造过程，对该上披覆层331及接触层332进行加工，使该上披覆层331及该接触层332在该光栅层32上形成一脊部结构33，位于该光栅层32的上方。
以上所述实施例不应用于限制本发明的可应用范围，本发明的保护范围应以本发明的权利要求范围内容所界定技术精神及其均等变化所含括的范围为主。即大凡依本发明权利要求范围所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (12)

1.一种分布式回馈激光结构，能够产生具有一激光波长的激光，其特征在于，该分布式回馈激光结构包括：
一半导体堆栈结构，在接受一电流时产生具有该激光波长的该激光，并使该激光自该半导体堆栈结构的一出光面射出，且该出光面位于该半导体堆栈结构的一侧面；
一光栅层，位于该半导体堆栈结构上方，该光栅层具有沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，该多个微光栅结构的间隔等于该激光波长的二分之一；
一脊部结构，位于该光栅层的上方；
一第一抗反射层，位于该半导体堆栈结构侧面的该出光面；以及
一第二抗反射层，位于该半导体堆栈结构相对于该出光面的另一侧面；
其中，该光栅层在该水平方向上被区分为一第一光栅区、一相位差光栅结构、一第二光栅区以及一无光栅区；其中，该出光面邻靠于该第二光栅区；该相位差光栅结构位于该第一光栅区与该第二光栅区的相邻接处，且该相位差光栅结构的宽度能够提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的微光栅结构与位于该第二光栅区内的微光栅结构两者间具有一相位差；并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且该无光栅区中不包含该微光栅结构；
该相位差光栅结构所提供的该相位差距离等于四分之一该激光波长；此外，该无光栅区的宽度大于10倍的该激光波长，该无光栅区的宽度是二分之一该激光波长的整数倍且不改变该第二光栅区内的微光栅结构的相位；
该第一光栅区的宽度大于或等于该光栅层的总宽度的三分之一，包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度是大于或等于该第一光栅区的宽度，且该无光栅区的宽度小于或等于该光栅层的总宽度的三分之一。
2.如权利要求1所述的分布式回馈激光结构，其特征在于，该相位差光栅结构位于该光栅层于该水平方向上的中间处，使得该第一光栅区的宽度和包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度相同。
3.如权利要求1所述的分布式回馈激光结构，其特征在于，该无光栅区的宽度介于六分之一至三分之一的该光栅层的总宽度。
4.如权利要求1所述的分布式回馈激光结构，其特征在于，整个该光栅层的一总宽度的一耦合强度值κL是介于2至5之间；其中，κ为Kappa，L是指整个光栅层的总宽度；该第一光栅区具有一第一耦合强度值，该第二光栅区除了该无光栅区之外的区域具有一第二耦合强度值，该无光栅区具有一第三耦合强度值；其中，该第一耦合强度值大于该第二耦合强度值且该第二耦合强度值大于该第三耦合强度值；其中，该第三耦合强度值等于0。
5.如权利要求1所述的分布式回馈激光结构，其特征在于，该半导体堆栈结构包括：
一半导体基板；
一下披覆层，位于该半导体基板上；
一下光局限层，位于该下披覆层上；
一主动层，位于该下光局限层上；
一上光局限层，位于该主动层上；以及
一间隔层，位于该上光局限层上；
其中，该光栅层位于该间隔层上；
其中，该脊部结构位于该光栅层上，且更包括一上披覆层位于该光栅层上以及一接触层位于该上披覆层上。
6.如权利要求5所述的分布式回馈激光结构，其特征在于，该第一抗反射层与该第二抗反射层的光反射率低于1％。
7.一种分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤(A)：通过半导体磊晶制造过程，于一半导体基板上形成一半导体堆栈结构；该半导体堆栈结构在接受一电流时产生具有一激光波长的一激光，并使该激光自该半导体堆栈结构的一出光面射出，且该出光面位于该半导体堆栈结构的一侧面；
步骤(B)：通过电子束打印及纳米压印制造过程，在该半导体堆栈结构上方形成一光栅层，该光栅层位于该半导体堆栈结构上；该光栅层具有沿着一水平方向排列的多个微光栅结构，该多个微光栅结构的间隔等于该激光波长的二分之一；
步骤(C)：通过半导体磊晶制造过程及黄光制造过程，于该光栅层上形成一脊部结构，该脊部结构位于该光栅层的上方；
其中，该半导体堆栈结构更包括：一第一抗反射层位于该半导体堆栈结构侧面的该出光面以及一第二抗反射层位于该半导体堆栈结构相对于该出光面的另一侧面；
其中，该光栅层在该水平方向上被区分为：一第一光栅区、一相位差光栅结构、一第二光栅区以及一无光栅区；其中，该出光面邻靠于该第二光栅区；该相位差光栅结构位于该第一光栅区与该第二光栅区的相邻接处，且该相位差光栅结构的宽度能够提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的微光栅结构与位于该第二光栅区内的微光栅结构两者间具有一相位差；并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且该无光栅区中不包含该微光栅结构；
该相位差光栅结构所提供的该相位差距离等于四分之一该激光波长；此外，该无光栅区的宽度大于10倍的该激光波长，该无光栅区的宽度是二分之一该激光波长的整数倍且不改变该第二光栅区内的微光栅结构的相位；
该第一光栅区的宽度大于或等于该光栅层的总宽度的三分之一，包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度大于或等于该第一光栅区的宽度，且该无光栅区的宽度小于或等于该光栅层的总宽度的三分之一。
8.如权利要求7所述的分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，该相位差光栅结构位于该光栅层于该水平方向上的中间处，使得该第一光栅区的宽度和包含了该无光栅区的该第二光栅区的宽度相同。
9.如权利要求7所述的分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，该无光栅区的宽度介于六分之一至三分之一的该光栅层的总宽度。
10.如权利要求7所述的分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，整个该光栅层的一总宽度的一耦合强度值κL介于2至5之间；其中，κ为Kappa，L是指整个光栅层的总宽度；该第一光栅区具有一第一耦合强度值，该第二光栅区除了该无光栅区之外的区域具有一第二耦合强度值，该无光栅区具有一第三耦合强度值；其中，该第一耦合强度值大于该第二耦合强度值，且该第二耦合强度值大于该第三耦合强度值；其中，该第三耦合强度值等于0。
11.如权利要求7所述的分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，该半导体堆栈结构包括：
一半导体基板；
一下披覆层，位于该半导体基板上；
一下光局限层，位于该下披覆层上；
一主动层，位于该下光局限层上；
一上光局限层，位于该主动层上；以及
一间隔层，位于该上光局限层上；
其中，该光栅层位于该间隔层上；
其中，该脊部结构位于该光栅层上，且更包括一上披覆层位于该光栅层上以及一接触层位于该上披覆层上。
12.如权利要求11所述的分布式回馈激光结构制作方法，其特征在于，该第一抗反射层与该第二抗反射层的光反射率低于1％。
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