CN111755950A - 电极部分覆盖脊条的dfb激光器 - Google Patents

电极部分覆盖脊条的dfb激光器 Download PDF

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陈伟
班德超
祝宁华
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Abstract

本公开提供一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，包括：衬底层；下限制层，位于衬底层上；下波导层，位于下限制层上；有源层，位于下波导层上；上波导层，位于有源层上；上限制层，位于上波导层上，其内设置有光栅，沿上限制层设置有一纵向脊波导；欧姆接触层，覆于脊波导上表面共同构成脊条结构；绝缘层，位于上限制层表面及脊条结构侧壁；以及P面电极，覆于脊条结构中间段的表面并沿绝缘层延伸出一外部接入电极；其中，脊条结构的两端未覆盖P面电极的部分分别形成第一区域和第二区域。

Description

电极部分覆盖脊条的DFB激光器
技术领域
本公开涉及激光器技术领域，尤其涉及一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器。
背景技术
近年来，光通信网络已经成为我国基础设施建设中重要组成部分，是人们在生活工作学习中不可或缺的基础资源。激光器作为光通信网络的重要组成部分，它的性能直接决定了光通信系统的质量，其中脊波导DFB激光器凭借其优良的单模特性，在通信系统中发挥着越来越重要的作用。在光通信网络中，有两种光信号调制方式，一种是直接调制，一种是外调制。直接调制是把带有信息的电信号注入到激光器中，引起激光器出光功率的改变。外调制方式把光的发射过程与调制过程分开，中间进行隔离，一般运用于长距离、高速率通信。相比于外调制激光器，直接调制激光器成本低、体积小、功率高、易于集成，是短距离通讯的首选。
随着信息需求的日益增长，直接调制激光器技术不断发展，人们发现缩短激光器腔长可以有效提高激光器直接调制带宽。日立公司在2007年利用100μm的短腔激光器，实现了29Ghz的调制带宽(K.Nakahara，T.Tsuchiya，T.Kitatani，et al.40-Gb/s directmodulation with high extinction ratio operation of 1.3-μm InGaAlAsmultiquantum well ridge waveguide distributed feedback lasers[J].IEEEPhotonics Technology Letters，2007，19(19)：1436-1438.)。然而这种短腔长结构激光器的制造难度大，严重依赖于解理能力，对制备工艺要求较高。2011年富士通公司提出了一种DFB激光器加上两个无源反馈区的集成激光器芯片，两端集成无源反馈区既增加了芯片总体腔长，使得解理工艺容易进行，又可以保持DFB激光器的短腔长结构，实现了25Ghz的调制带宽(Simoyama T，Matsuda M，Okumura S，et al.40-Gbps Transmission Using DirectModulation of 1.3-μm A1GaInAs MQW Distributed-Reflector Lasers up to 70degrees Celsius[C]//Optical Fiber Communication Conference.Optical Society ofAmerica，2011：OWD3.)。但是这种芯片工作性能对腔面情况敏感，且制备这种结构的芯片需要DFB激光器与无源反馈区集成，工艺复杂，成本较高。
公开内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本公开提供了一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，以缓解现有技术中短腔长半导体激光器制备难度高或集成无源反馈腔的DFB激光器工作性能对腔面情况敏感，工艺复杂，成本较高等技术问题。
(二)技术方案
本公开提供一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，包括：衬底层；下限制层，位于衬底层上；下波导层，位于下限制层上；有源层，位于下波导层上；上波导层，位于有源层上；上限制层，位于上波导层上，其内设置有光栅，沿上限制层设置有一纵向脊波导；欧姆接触层，覆于脊波导上表面共同构成脊条结构；绝缘层，位于上限制层表面及脊条结构侧壁；以及P面电极，覆于脊条结构中间段的表面并沿绝缘层延伸出一外部接入电极；其中，脊条结构的两端未覆盖P面电极的部分分别形成第一区域和第二区域。
在本公开实施例中，所述第二区域的长度大于第一区域的长度。
在本公开实施例中，所述脊条上第一区域长度不超过30um。
在本公开实施例中，所述脊条上第二区域长度不超过50um。
在本公开实施例中，其高反面位于第二区域一侧脊条结构的端面。
在本公开实施例中，其出光面位于第一区域一侧脊条结构的端面。
在本公开实施例中，所述光栅的类型包括：均匀光栅、啁啾光栅、取样光栅或相移光栅中的任意一种。
在本公开实施例中，其长度不超过250um。
在本公开实施例中，整个激光器全部采用相同的有源层和光栅结构。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开电极部分覆盖脊条的DFB激光器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)制作工艺成熟，成本更低；
(2)能够以实用方便的结构来提高激光器的调制带宽。
附图说明
图1为本公开实施例电极部分覆盖脊条的DFB激光器的立体结构示意图。
图2为本公开实施例电极部分覆盖脊条的DFB激光器的横向剖面结构示意图。
图3为本公开实施例电极部分覆盖脊条的DFB激光器的纵向剖面结构示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-衬底层，2-下限制层，3-下波导层，4-有源层，5-上波导层，
6-光栅，7-上限制层，8-绝缘层，9-欧姆接触层，10-P面电极，
11-第一区域，12-第二区域。
具体实施方式
本公开提供了一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，采取在脊条上部分覆盖电极的办法来实现缩短激光器等效腔长的目的，且制作方案简易，以一种实用方便的结构来提高激光器的调制带宽。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，提供一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，结合图1至图3所示，所述电极部分覆盖脊条的DFB激光器，包括：
衬底层1；
下限制层2，位于衬底层上；
下波导层3，位于下限制层上；
有源层4，位于下波导层上；
上波导层5，位于有源层上；
上限制层7位于上波导层上，其内设置有光栅6，沿上限制层设置有一纵向脊波导；
欧姆接触层9，覆于脊波导上表面共同构成脊条结构；
绝缘层8，位于上限制层表面及脊条结构侧壁；
P面电极10，覆于脊条结构中间段的表面并沿绝缘层延伸出一外部接入电极；
其中，脊条结构的两端未覆盖P面电极的部分分别形成一第一区域11和第二区域12。
在本公开实施例中，所述第二区域12的长度大于第一区域11的长度。
在本公开实施例中，所述脊条上第一区域11长度不超过30um；且长度可为0。
在本公开实施例中，所述脊条上第二区域12长度不超过50um。
在本公开实施例中，所述激光器的高反面位于第二区域12一侧脊条结构的端面，其端面镀高反膜或者保持自然解理。
在本公开实施例中，所述激光器的出光面位于第一区域11一侧脊条结构的端面，其端面镀增透膜或者保持自然解理。
在本公开实施例中，整个激光器全部采用相同的有源层4和光栅结构6。
在本公开实施例中，光栅6为均匀光栅结构，但此激光器不局限于采用均匀光栅结构，还可以采用啁啾光栅、取样光栅和相移光栅结构。
在本公开实施例中，通过一圆盘电极作为外部接入电极。但此激光器不局限于采用圆盘电极作为外部接入，还可以采用方形电极和其他各种形状的电极作为外部接入。
在本公开实施例中，所述DFB激光器长度不超过250um。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开电极部分覆盖脊条的DFB激光器有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，其激光器脊条结构上并没有完全覆盖电极，而是在两侧腔面处留有一定的电极间隔，减少有源区的等效长度，从而提高DFB激光器的直接调制带宽。该激光器从下至上依次为衬底层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层、绝缘层与欧姆接触层、电极层。本公开利用成熟的脊波导激光器制作工艺，来实现电极部分覆盖脊条的目的，以方便简单的结构来提高激光器调制带宽。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书包括伴随的权利要求、摘要和附图中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书包括伴随的权利要求、摘要和附图中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电极部分覆盖脊条的DFB激光器，包括：
衬底层；
下限制层，位于衬底层上；
下波导层，位于下限制层上；
有源层，位于下波导层上；
上波导层，位于有源层上；
上限制层，位于上波导层上，其内设置有光栅，沿上限制层设置有一纵向脊波导；
欧姆接触层，覆于脊波导上表面共同构成脊条结构；
绝缘层，位于上限制层表面及脊条结构侧壁；以及
P面电极，覆于脊条结构中间段的表面并沿绝缘层延伸出一外部接入电极；
其中，脊条结构的两端未覆盖P面电极的部分分别形成第一区域和第二区域。
2.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，所述第二区域的长度大于第一区域的长度。
3.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，所述脊条上第一区域长度不超过30um。
4.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，所述脊条上第二区域长度不超过50um。
5.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，其高反面位于第二区域一侧脊条结构的端面。
6.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，其出光面位于第一区域一侧脊条结构的端面。
7.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，所述光栅的类型包括：均匀光栅、啁啾光栅、取样光栅或相移光栅中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，其长度不超过250um。
9.根据权利要求1所述的电极部分覆盖脊条的DFB激光器，整个激光器全部采用相同的有源层和光栅结构。
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