CN113193477A - 一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器及其制备方法，激光器包括衬底及设置在衬底上自左向右依次设置的布拉格反射镜、第一锥形波导、III‑V族多量子阱有源区、第二锥形波导和Fano反射镜；Fano反射镜包括直波导和微环波导；微环波导上覆盖石墨烯形成饱和吸收；通过在微环波导与直波导耦合区设计部分透过单元，产生Fano共振，实现在1550nm光通信C波段的自脉冲和连续两种工作模式，能够适用多重应用场景；连续输出下中心波长在1550nm，单模特性良好；自脉冲模式下，随着电流增大，脉冲重复率达到GHz，具有高的脉冲重复率。制备方法兼容常规工艺，适合低成本高效制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器及其制备方法，属于半导体激光器领域。
背景技术
现有的激光脉冲主要通过锁模技术、外部调制器和Q开关等产生。锁模技术需要使用反向偏压吸收区域和饱和吸收元件，对器件设计要求较高；调制器大多使用铌酸锂晶体，器件成本与激光器相当；Q开关基于电光效应和声光效应实现光脉冲调控，需要设计复杂的高压驱动电路，功耗和尺寸大。
自脉冲激光器无需这些措施，能够通过自身机制直接产生短脉冲序列。自脉冲激光器在全固态光纤激光器和固体激光器中已有许多报道，光纤中邻近原子对因为受激瑞利散射、受激布里渊散射等非线性效应和重吸收的相互作用产生自脉冲。克尔(Kerr)非线性的饱和吸收体和材料也能够用来设计多种无源锁模和自脉冲光纤/固体激光器。半导体激光器因为封装紧凑在光电集成中应用广泛，自脉冲半导体激光器被认为是单光子源、高速光通信、生物光子领域的先进光源。
现有的自脉冲和连续输出半导体激光器，都是通过设计光子晶体微腔实现的。由于光子晶体需要设计大量的纳米微孔构成光子带隙，设计研发难度大。并且光子晶体制备平台往往需要高精度光刻技术制备，成本高周期长，不利于批量生产和产业化。
另外，硅光集成电路(PIC)在光收发器件(PON)、激光雷达、生物传感等领域具有巨大的发展优势，受益于兼容成熟的CMOS工艺，PIC的研究价值日益明显。硅基激光器是PIC的核心元件，目前主要通过键合(bonding)工艺将III-V和硅波导异质集成，可以生产出高性能的硅基激光器。但是，能够产生自脉冲的硅基集成激光器鲜有报道，凸显了本发明研究价值和应用前景。
在集成过程中，有源区到无源耦合一般情况下耦合效率偏低，传输损耗较大，需要设计尺寸较长的耦合结构。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器，通过在无源微环与直波导耦合区设计部分透过单元，产生Fano共振。通过在微环波导的部分区域覆盖石墨烯层，增加对光的非线性饱和吸收。实现了在1550nm光通信C波段的自脉冲和连续两种工作模式，能够适用多重应用场景；连续输出下中心波长在1550nm，单模特性良好；自脉冲模式下，随着电流增大，脉冲重复率达到几个GHz级别，具有高的脉冲重复率。
本发明还提供了上述具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器的制备方法，该制备方法兼容现有的硅基集成工艺，步骤简单，制备周期短。
术语解释：
1.Fano共振：波导中的光场连续模式和离散模式相干产生的一种谐振现象，在光谱上形成非对称的谐振峰线型。而一般情况下，不存在Fano共振，光谱线型是对称性良好的洛伦兹(Lorentz)谱线。波导中要实现Fano共振，需要特殊的结构设计。
2.苯并环丁烯：Benzocyclobutene,BCB，一种受热活化的化合物,能形成高活性的中间体,中间体既可自身发生聚合反应,也可与亲二烯化合物发生反应,形成高聚物。
3.SOI：全称为Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅，该技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。
本发明的技术方案为：
一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，所述激光器包括衬底以及设置在衬底上自左向右依次设置的布拉格反射镜、第一锥形波导、III-V族多量子阱有源区、第二锥形波导和Fano反射镜，
布拉格反射镜与第一锥形波导的窄端相连接，第一锥形波导的宽端与III-V族多量子阱有源区的一端相连接，III-V族多量子阱有源区的另一端与第二锥形波导的宽端相连接，第二锥形波导的窄端与Fano反射镜相连接；
所述Fano反射镜包括直波导和微环波导，直波导与微环波导相离设置在衬底上；所述直波导的一端与第二锥形波导的窄端相连接，直波导上开设有部分透过单元；微环波导上覆盖石墨烯层；
布拉格反射镜与Fano反射镜构成了激光器的腔面，III-V族多量子阱有源区在电注入载流子下受激产生辐射光，并通过第一锥形波导耦合到布拉格反射镜，然后被反射回来两个腔面之间的空间；光场通过第二锥形波导耦合到直波导，部分耦合到直波导的光经过部分透过单元反射到两个腔面之间的空间形成驻波振荡，部分行波经过微环波导顺时针不间断耦合到直波导中输出；随着III-V族多量子阱有源区中注入电流的增大，激光器先后输出自脉冲模式和连续输出模式的激光。
通过设置Fano反射镜产生自脉冲模式和连续输出模式激光原理为：在直波导和微环波导的耦合区域中引入部分透过单元，由于破环了原来的耦合机制，导致耦合系数κ1≠κ2，κ1表示直波导耦合到微环波导的耦合系数，κ2为微环波导耦合到直波导的耦合系数；直波导中的光波受到部分透过单元的影响，产生相移Δφ。根据耦合模理论，这时输出光场Eout：
E0表示入射到直波导的光场；Eout表示从直波导最后输出的光场，t表示直波导的透过系数，a表示光波在微环波导中环绕一周的透过系数，a＝e-2παr，α表示波导中的损耗，r表示微环波导半径；δ表示相位延迟，且δ＝4π2neff r/λ，λ表示微环波导的谐振波长，neff表示微环波导的有效折射率；在引入部分透过单元后，Δφ≠2mπ，直波导中的连续模式和微环波导中的离散模式相干产生非对称的Fano共振谱。
部分透过单元有两个作用，第一，在直波导中引入部分透过单元后，直波导的光遇到部分透过单元会发生部分反射，这样才能与布拉格反射镜一起构成激光器谐振腔。第二，部分透过单元位于微环波导和直波导的耦合区，会打破原有的耦合机制使κ1≠κ2，产生附加相移Δφ，从而产生Fano共振的必要条件。
根据本发明优选的，部分透过单元包括若干个空气孔；
优选的，部分透过单元包括两个空气孔，且两个空气孔设置在微环波导的圆心到直波导的垂线的两侧；且两个空气孔到所述垂线的距离不相同。
这样设计主要是为了得到最优的Fano反射光谱，调整附加相移Δφ，从而使反射光谱对称性和反射强度最大。
在直波导中引入半径为r1和r2两个空气孔后，Δφ≠2mπ，直波导中的连续模式和微环波导中的离散模式相干产生非对称的Fano共振谱。为了获得合适的Fano反射谱，保证反射率能够满足激光器腔的要求，需要优化空气孔不同半径的光谱。通过改变空气孔的形状和数量能够控制附加相移Δφ，从而优化Fano线型的强弱和非对称性。
根据本发明优选的，空气孔的形状为圆形、椭圆形、多边形中的任一种；多边形包括三角形、矩形、梯形；
进一步优选的，空气孔的形状为圆形，空气孔的半径为0.14-0.18μm。
根据本发明优选的，直波导与微环波导之间的距离为0.08-0.12μm；所述微环波导的外径为4.2-5μm，微环波导的内径为3.7-4.5μm；直波导的宽度为0.3-0.5μm；
进一步优选的，直波导与微环波导之间的距离为0.1μm；所述微环波导的外径为5μm，微环波导的内径为4.5μm，直波导的宽度为0.4μm。
直波导与微环波导的距离、波导宽度、微环波导的半径、部分透过单元的位置、部分透过单元的形状均为对Fano共振产生影响。直波导与微环的间距过宽会削弱耦合到微环的光场，引起Fano共振中离散模变弱。波导宽度需要保证激光器单模工作，过宽会引起多模问题。微环半径会影响自由光谱范围和谐振波长。部分透过单元的参数与引入的附加相移相关，需要多参数优化，比如形状、位置等，使Fano光谱非对称性和反射系数强。
根据本发明优选的，石墨烯层在微环波导上的覆盖范围为：微环波导面积的1/6至微环波导面积的百分之百。
当光在微环波导中谐振时，经过覆盖有石墨烯层的微环波导区域时，会产生一定的吸收，这种光吸收引起的非线性较强。当光场强度变化时，整个Fano反射镜就形成了饱和吸收体机制，从而能够产生自脉冲；石墨烯能够增强微环波导和Fano反射镜的饱和吸收效应产生自脉冲。
根据本发明优选的，III-V族多量子阱有源区包括自下到上依次设置的第一间隔层、增益区、渐变掺杂层、盖帽层和金属阳极，阴极设置在第一间隔层上且位于增益区的两侧；III-V族多量子阱有源区通过苯并环丁烯聚合物键合连接层连接在基底上。
混合集成键合技术主要方式是粘贴键合和直接键合，其中直接键合无需其他材料，直接对III-V和SOI晶圆表面高精度洁净化处理，在低温下直接连接。设备和工艺环境要求较高。聚合物键合属于粘贴键合，与直接键合相比具有物理化学稳定性好，工艺难度低的特点。
根据本发明优选的，所述直波导与第二锥形波导耦合相连接的一端为锥形波导，所述直波导的锥形波导的长度与第二锥形波导的长度相同；
所述直波导的锥形波导的中心线与第二锥形波导的中心线的距离为0-0.2μm；
进一步优选的，所述直波导的锥形波导的中心线与第二锥形波导的中心线的距离为0.2μm。
所述直波导的锥形波导的中心线与第二锥形波导的中心线的距离称为对接误差，在0.2μm的对接误差下，锥形波导的耦合率能够达到95％以上；同时能够满足较大的工艺容差，有利于有源III-V材料和无源的硅波导能够在常规工艺和批量化生产时，降低成本和提高良品率。
根据本发明优选的，第一锥形波导和第二锥形波导的材质均为InP；第一锥形波导和第二锥形波导均通过苯并环丁烯聚合物键合连接层与直波导相连接。
根据本发明优选的，第一锥形波导和第二锥形波导的形状和尺寸相同，第一锥形波导的宽端的宽度为2-3.5μm；第一锥形波导的窄端的宽度为0.1-0.3μm；
进一步优选的，第一锥形波导的宽端的宽度为2μm；第一锥形波导的窄端的宽度为0.2μm。
根据本发明优选的，第一锥形波导的和第二锥形波导的长度相同，第一锥形波导的和第二锥形波导的长度均为10-20μm；进一步优选的，第一锥形波导的和第二锥形波导的长度为10μm。
上述基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器的制备方法，包括：
(1)在经过表面处理的SOI基片上旋涂光刻胶，然后烘干；表面处理指的是对热处理SOI基片，达到除湿的目的，增加光刻胶的粘附力；
(2)制作布拉格反射镜、直波导以及微环波导的掩膜版；
(3)通过曝光、显影将布拉格反射镜、直波导以及微环波导的图案转移到SOI基片上；
(4)刻蚀SOI基片上的硅层，除去光刻胶；
(5)采用液相剥离法在微环波导上转移石墨烯层制备和转移石墨烯；目的是必要时在波导和石墨烯层之间增加介质层提高附着力。
(6)刻蚀III-V族外延片得到第一锥形波导和第二锥形波导，然后对刻蚀后的III-V族外延片和步骤(4)处理后的SOI基片进行表面清洁处理；对表面清洁，提高洁净度；
(7)在SOI基片的硅波导层上制作苯并环丁烯聚合物键合连接层；
(8)利用步骤(7)处理得到的苯并环丁烯聚合物键合连接层，将步骤(6)处理得到的III-V族外延片、第一锥形波导、第二锥形波导均与SOI基片粘贴键合；
(9)重掺杂制作欧姆接触层，然后通过磁控溅射制备金属电极。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过在无源微环与直波导耦合区设计部分透过单元，产生了Fano共振光谱；依据构造Fano反射镜的非线性和非对称等特性，在腔内形成类似于饱和吸收体的工作机理，实现了在1550nm光通信C波段的自脉冲和连续两种工作模式，能够适用多重应用场景；连续输出中心波长在1550nm，单模特性良好。自脉冲模式下，随着电流增大，脉冲重复率达到GHz，具有高的脉冲重复率。此外，还通过在微环波导的部分区域覆盖石墨烯层，增加对光的非线性饱和吸收。
2.本发明涉设计大容差对接精度的双锥形波导的结构，具有耦合损耗小和效率高特点，在长度为10μm和对接误差为0.2μm内，锥形波导的耦合率能达到95％以上。
3.本发明，在III-V族多量子阱有源区设计多量子阱结构以提供足够的增益，并且保证注入效率高，载流子辐射复合率高。
4.本发明提供的硅基集成半导体激光器，整个器件可以与其它无源光器件单片集成，具有封装尺寸小，长宽高为150×20×6μm；工艺容差大，对接误差可达0.2μm；注入电流阈值低，注入电流阈值为10mA；边模抑制比高，边模抑制比大于60dB；以及高注入效率和低功耗等特点。该激光器有望成为下一代高速光通信、硅光集成电路、生物传感等的高性能光源。
5.本发明提出的结构是基于常规波导型结构，依靠成熟的III-V族化合物外延生长和SOI平台工艺，结合粘贴键合技术能够克服生产成本高和效率低的问题，有利于产品化。另外，本发明提出的结构设计难度小，容易改进优化性能，设计和制备方法利于工业化推广应用和新产品升级换代。
附图说明
图1是基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器的结构示意图；
图1a是Fano反射镜的局部放大示意图；
图1b是III-V族多量子阱有源区的截面结构示意图；
图2a是C波段的Fano反射光谱；
图2b是Fano反射镜形成谐振腔驻波场分布示意图；
图3a是第二锥形波导和直波导的位置关系示意图；
图3b是第二锥形波导和直波导耦合连接处的截面结构示意图；
图3c是第二锥形波导和直波导在不同对接误差下的耦合效率；
图4a是六量子阱在无外加电场和2V偏压下的材料能带示意图；
图4b是器件横截面的光学模式分布图；
图5是光功率、激光器工作模式与电注入电流大小的关系示意图；
图6a是注入电流为40mA时，激光器连续输出光功率与载流子时间的关系示意图；
图6b是注入电流为40mA时，激光器连续输出载流子浓度与载流子时间的关系示意图；
图6c是注入电流为40mA时，激光器在中心波长1550nm连续输出光谱图；
图7a是注入电流为16mA时，激光器2GHz重复率自脉冲光输出峰值光功率与载流子时间的关系示意图；
图7b是注入电流为16mA时，激光器自脉冲光载流子浓度与载流子时间的关系示意图；
图8是自脉冲光谱图；
图9是基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器的制备方法示意图。
1、布拉格反射镜，2、第一锥形波导，3、III-V族多量子阱有源区，4、第二锥形波导，5、直波导，6、微环波导，7、石墨烯层，8、部分透过单元，9、SiO2衬底,10、硅波导层，11、苯并环丁烯聚合物键合连接层，12、第一间隔层，13、阴极，14、增益区，15、渐变掺杂层，16、盖帽层，17、金属阳极，18、直波导的锥形波导。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器，如图1所示，激光器包括衬底以及设置在衬底上自左向右依次设置的布拉格反射镜1、第一锥形波导2、III-V族多量子阱有源区3、第二锥形波导4和Fano反射镜，本实施例中衬底采用SOI基片，SOI基片包括SiO2衬底9和硅波导层10。
布拉格反射镜1与第一锥形波导2的窄端相连接，第一锥形波导2的宽端与III-V族多量子阱有源区3的一端相连接，III-V族多量子阱有源区3的另一端与第二锥形波导4的宽端相连接，第二锥形波导4的窄端与Fano反射镜相连接；
Fano反射镜包括直波导5和微环波导6，直波导5与微环波导6相离设置在衬底上；直波导5的一端与第二锥形波导4的窄端相连接，直波导5上开设有部分透过单元8；微环波导6上覆盖石墨烯层7；
布拉格反射镜1与Fano反射镜构成了激光器的腔面，III-V族多量子阱有源区3在电注入载流子下受激产生辐射光，并通过第一锥形波导2耦合到布拉格反射镜1，然后被反射回来两个腔面之间的空间；光场通过第二锥形波导4耦合到直波导5，部分耦合到直波导5的光经过部分透过单元8反射到两个腔面之间的空间形成驻波振荡，部分行波经过微环波导6顺时针不间断耦合到直波导5中输出；随着III-V族多量子阱有源区3中注入电流的增大，激光器先后输出自脉冲模式和连续输出模式的激光。
通过设置Fano反射镜产生自脉冲模式和连续输出模式激光原理为：在直波导5和微环波导6的耦合区域中引入部分透过单元8，由于破环了原来的耦合机制，导致耦合系数κ1≠κ2，κ1表示直波导5耦合到微环波导6的耦合系数，κ2为微环波导6耦合到直波导5的耦合系数；直波导5中的光波受到部分透过单元8的影响，产生相移Δφ。根据耦合模理论，这时输出光场Eout：
E0表示入射到直波导5的光场；Eout表示从直波导5最后输出的光场，t表示直波导5的透过系数，a表示光波在微环波导6中环绕一周的透过系数，a＝e-2παr，α表示波导中的损耗，r表示微环波导6半径；δ表示相位延迟，且δ＝4π2neffr/λ，λ表示微环波导6的谐振波长，neff表示微环波导6的有效折射率；在引入部分透过单元8后，Δφ≠2mπ，直波导5中的连续模式和微环波导6中的离散模式相干产生非对称的Fano共振谱。
部分透过单元8有两个作用，第一，在直波导5中引入部分透过单元8后，直波导5的光遇到部分透过单元8会发生部分反射，这样才能与布拉格反射镜1一起构成激光器谐振腔。第二，部分透过单元8位于微环波导6和直波导5的耦合区，会打破原有的耦合机制使κ1≠κ2，产生附加相移Δφ，从而产生Fano共振的必要条件。
直波导5与微环波导6之间的距离为0.08-0.12μm；微环波导6的外径为4.2-5μm，微环波导6的内径为3.7-4.5μm；直波导5的宽度为0.3-0.5μm。
部分透过单元8包括若干个空气孔。
空气孔的形状为圆形、椭圆形、多边形中的任一种。
实施例2
根据实施例1提供的一种具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器，区别之处在于：
如图1a所示，直波导5与微环之间的距离为0.1μm；直波导5的宽度为0.4μm；微环的外径为5μm，微环的内径为4.5μm。
部分透过单元8包括两个空气孔，且两个空气孔设置在微环波导6的圆心到直波导5的垂线的两侧；且两个空气孔到垂线的距离不相同。
这样设计主要是为了得到最优的Fano反射光谱，使得附加相移Δφ最大，从而使反射光谱对称性和反射强度最大。
在直波导5中引入半径为r1和r2两个空气孔后，Δφ≠2mπ，直波导5中的连续模式和微环波导6中的离散模式相干产生非对称的Fano共振谱。为了获得合适的Fano反射谱，保证反射率能够满足激光器腔的要求，需要优化空气孔不同半径的光谱。通过改变空气孔的形状和数量能够控制附加相移Δφ，从而优化Fano线型的强弱和非对称性。
空气孔的形状为圆形，空气孔的半径为0.14-0.18μm。
本实施例中，如图1a所示，其中一个空气孔到上述垂线的距离为0.3μm，另一个空气孔到上述垂线的距离为0.2μm；空气孔的形状为圆形，当两个空气孔的半径均为0.14μm时，如图2a所示,可以看出谱线为典型的非对称Fano共振峰，在1550nm附近，反射系数达到了0.3，满足谐振要求。
如图2b所示,可以看出III-V族多量子阱有源区3产生了明显的驻波振荡，形成了一个谐振腔。谐振腔驻波场位置对应直波导5左侧亮的区域，另外，一部分光耦合进微环中谐振，同样微环内的光场较强.
石墨烯层7在微环波导6上的覆盖范围为：微环波导6面积的1/6至微环波导6面积的百分之百。
石墨烯层7覆盖在微环波导6的部分区域。当光在微环中谐振时，经过覆盖有石墨烯层7的微环波导6区域时，会产生一定的吸收，这种光吸收引起的非线性较强。当光场强度变化时，整个Fano反射镜就形成了饱和吸收体机制，从而能够产生自脉冲。
如图1b所示，III-V族多量子阱有源区3包括自下到上依次设置的第一间隔层12、增益区14、渐变掺杂层15、盖帽层16和金属阳极17，阴极13设置在第一间隔层12上且位于增益区14的两侧；III-V族多量子阱有源区3通过苯并环丁烯聚合物键合连接层11连接在基底上；其中，增益区14包括自下到上依次设置的第一阻挡层、第一渐变折射率限制层、多量子阱层、第二渐变折射率限制层、第二阻挡层、第二间隔层。基底为SOI基片，自下到上为包括SiO2衬底9和硅波导层10。
表1为激光器III-V族多量子阱有源区3的横截面设计参数：
表1
本实施例中，III-V族多量子阱有源区3中各层的材料、各层的厚度以及各层的折射率设计如表1所示，III-V族多量子阱有源区3包括自下到上依次设置的InP第一间隔层、In0.521Al0.479As第一阻挡层、In0.53Al0.38Ga0.09As第一渐变折射率限制层、多量子阱层、In0.53Al0.38Ga0.09As第二渐变折射率限制层、In0.521Al0.479As第二阻挡层、InP第二间隔层、InP渐变掺杂层、InGaAs盖帽层和金属阳极17，阴极13设置在InP第一间隔层上且位于增益区14的两侧；III-V族多量子阱有源区3通过苯并环丁烯聚合物键合连接层11连接在基底上。
多量子阱层包括间隔设置的势阱和势垒，本实施例中，七层In0.52Al0.35Ga0.13As势垒和六层In0.7Al0.155Ga0.145As势阱。
本实施例中，设计6个量子阱有源区结构以提供足够的增益。如图4a所示，在无外加电压和2V偏压下的多量子阱能带结构，量子阱两侧分别为p型区和n型区，对应的光场模式分布如图4b所示，载流子被禁带宽度为0.8eV(对应中心波长1550nm)的量子阱不断高效俘获和复合，最后以光子的形式释放能量。
如图3b所示，第一锥形波导2和第二锥形波导4的材质均为InP；第一锥形波导2和第二锥形波导4均通过苯并环丁烯聚合物键合连接层11与直波导5相连接。
第一锥形波导2和第二锥形波导4的形状和尺寸相同，第一锥形波导2的宽端的宽度为2μm；第一锥形波导2的窄端的宽度为0.2μm。
第一锥形波导2的和第二锥形波导4的长度相同，第一锥形波导2的和第二锥形波导4的长度为10μm。
如图3a所示，直波导5宽端宽度0.4μm，而直波导末端宽度为1μm，中间需要用锥形过渡，目的为了降低直波导5与第二锥形波导4之间的耦合损耗。直波导5与第二锥形波导4耦合相连接的一端为锥形波导，直波导的锥形波导18的长度与第二锥形波导4的长度相同；直波导的锥形波导18的一端与第二锥形波导4通过苯并环丁烯聚合物键合连接层11粘贴在一起。
直波导的锥形波导18的中心线与第二锥形波导4的中心线的距离为0.2μm；
直波导的锥形波导18的中心线与第二锥形波导4的中心线的距离称为对接误差，在0.2μm的对接误差下，锥形波导的耦合率能够达到95％以上；同时能够满足较大的工艺容差，有利于有源III-V材料和无源的硅波导能够在常规工艺和批量化生产时，降低成本和提高良品率。
如图3c所示，随着对接误差增大，插入损耗上升，耦合效率有所下降；曲线出现波动是因为锥形波导中部分反射波与入射波相互干涉造成的。10μm长度可以保证在对接容差内95％以上的耦合效率。
对不同注入电流下，激光器的输出功率进行仿真模拟，如图5所示，当注入电流从10mA增加到23mA时，激光器的工作在自脉冲模式下；当注入电流从23mA增加到45mA时，激光器的工作在连续输出模式下。由此可知，随着注入电流增大，激光器先后经历自脉冲和连续输出两个工作阶段。
当注入电流为40mA，激光器的工作在连续输出模式下，
图6a表示光功率与时间对应关系，激光器刚注入时由于经历粒子数反转和弛豫振荡过程，输出光功率会有瞬时的起伏和过冲。随后激光器工作稳定，光功率保持恒定。
图6b表示载流子与时间对应关系，同样由于电注入瞬间的物理过程，腔内载流子浓度存在起伏，随后保持稳定。
图6c为连续输出时激光器的输出光谱，黑色包络是光谱谱线；中心波长为1550nm，边模抑制比大于60dB。当注入电流为16mA，激光器的工作在自脉冲模式下，随着激光器腔内光场增强，由于Fano反射镜具有频率依赖性，与石墨烯共同作用的非线性效应导致反射率增强，从而又引起场的变化，形成了一个光场正反馈过程。此时Fano反射镜区域相当于一个饱和吸收体，具有无源Q开关的特性。
如图7a和图7b所示，载流子随着时间产生短脉冲序列，峰值光功率也随着时间产生短脉冲序列。
图8为激光器自脉冲输出光谱，因为是脉冲模式，如图8所示，光谱由诸多离散峰构成。
实施例3
根据实施例2提供的一种具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器，区别之处在于：
空气孔的形状为椭圆形，椭圆形长轴的边长为0.22-0.3μm，短轴的边长为0.16-0.28μm。
实施例4
根据实施例2提供的一种具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器，区别之处在于：
空气孔的形状为多边形，当空气孔的形状为等边三角形，等边三角形的边长为0.2-0.32μm。
当空气孔的形状为矩形，矩形长宽各为0.2-0.36μm，长宽不一定相等。
当空气孔的形状为梯形，上底边为0.1-0.3μm，下底边为0.2-0.36μm，高为0.2-0.3μm。
当空气孔的形状为多边形，多边形的边长为0.12-0.18μm。
实施例5
实施例1提供的具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器的制备方法，如图9所示，包括：
(1)在经过表面处理的SOI基片上旋涂光刻胶，然后烘干；表面处理指的是对热处理SOI基片，达到除湿的目的，增加光刻胶的粘附力；
(2)制作布拉格反射镜1、直波导5以及微环波导6的掩膜版；
(3)通过曝光、显影将布拉格反射镜1、直波导5以及微环波导6的图案转移到SOI基片上；
(4)刻蚀SOI基片上的硅层，除去光刻胶；
(5)采用液相剥离法在微环波导6上转移石墨烯层7制备和转移石墨烯；目的是必要时在波导和石墨烯层7之间增加介质层提高附着力。
(6)第一锥形波导2和第二锥形波导4合并到III-V族外延片的生长过程中；刻蚀III-V族外延片得到第一锥形波导2和第二锥形波导4，然后对刻蚀后的III-V族外延片和步骤(4)处理后的SOI基片进行表面清洁处理；对表面清洁，提高洁净度；
(7)在SOI基片的硅波导层10上制作苯并环丁烯聚合物键合连接层11；
(8)利用步骤(7)处理得到的苯并环丁烯聚合物键合连接层11，将步骤(6)处理得到的III-V族外延片、第一锥形波导2、第二锥形波导4均与SOI基片粘贴键合；
(9)重掺杂制作欧姆接触层，然后通过磁控溅射制备金属电极。
设计的波导结构通过对基片预处理、旋涂光刻胶、紫外曝光、显影、湿法(干法)刻蚀等工艺流程得到。布拉格反射镜1通过在波导层的一侧刻蚀周期性结构实现，高折射率材料为Si，低折射率材料为空气。布拉格结构在设计时，材料光学厚度λ4n，λ为中心波长，n为材料折射率，这样形成的在中心波长λ范围的强反射。辐射光遇到布拉格结构后，会在设计波段被反射回，不至于光功率泄漏。苯并环丁烯聚合物键合连接层11只用来连接有源区与波导层，Fano反射镜和布拉格反射镜1都是硅波导的一部分，直接在SOI基片上刻蚀而成。
实施例6
实施例2-4任一个实施例提供的具有自脉冲和连续输出的硅基集成激光器的制备方法，如图9所示，包括：
(1)在经过表面处理的SOI基片上旋涂光刻胶，然后烘干；表面处理指的是对热处理SOI基片，达到除湿的目的，增加光刻胶的粘附力；
(2)制作布拉格反射镜1、直波导5以及微环波导6的掩膜版；其中直波导5与第二锥形波导4耦合相连接的一端为锥形波导；
(3)通过曝光、显影将布拉格反射镜1、直波导5以及微环波导6的图案转移到SOI基片上；
(4)刻蚀SOI基片上的硅层，除去光刻胶；
(5)采用液相剥离法在微环波导6上转移石墨烯层7制备和转移石墨烯；目的是必要时在波导和石墨烯层7之间增加介质层提高附着力。
(6)第一锥形波导2和第二锥形波导4合并到III-V族外延片的生长过程中；刻蚀III-V族外延片得到第一锥形波导2和第二锥形波导4，然后对刻蚀后的III-V族外延片和步骤(4)处理后的SOI基片进行表面清洁处理；对表面清洁，提高洁净度；
(7)在SOI基片的硅波导层10上制作苯并环丁烯聚合物键合连接层11；
(8)利用步骤(7)处理得到的苯并环丁烯聚合物键合连接层11，将步骤(6)处理得到的III-V族外延片、第一锥形波导2、第二锥形波导4均与SOI基片粘贴键合；
(9)重掺杂制作欧姆接触层，然后通过磁控溅射制备金属电极。
Claims (10)
1.一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，所述激光器包括衬底以及设置在衬底上自左向右依次设置的布拉格反射镜、第一锥形波导、III-V族多量子阱有源区、第二锥形波导和Fano反射镜，
布拉格反射镜与第一锥形波导的窄端相连接，第一锥形波导的宽端与III-V族多量子阱有源区的一端相连接，III-V族多量子阱有源区的另一端与第二锥形波导的宽端相连接，第二锥形波导的窄端与Fano反射镜相连接；
所述Fano反射镜包括直波导和微环波导，直波导与微环波导相离设置在衬底上；所述直波导的一端与第二锥形波导的窄端相连接，直波导上开设有部分透过单元；微环波导上覆盖石墨烯层；
布拉格反射镜与Fano反射镜构成了激光器的腔面，III-V族多量子阱有源区在电注入载流子下受激产生辐射光，并通过第一锥形波导耦合到布拉格反射镜，然后被反射回来两个腔面之间的空间；光场通过第二锥形波导耦合到直波导，部分耦合到直波导的光经过部分透过单元反射到两个腔面之间的空间形成驻波振荡，部分行波经过微环波导顺时针不间断耦合到直波导中输出；随着III-V族多量子阱有源区中注入电流的增大，激光器先后输出自脉冲模式和连续输出模式的激光。
2.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，部分透过单元包括若干个空气孔；
优选的，部分透过单元包括两个空气孔，且两个空气孔设置在微环波导的圆心到直波导的垂线的两侧；且两个空气孔到所述垂线的距离不相同。
3.根据权利要求2所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，空气孔的形状为圆形、椭圆形、多边形中的任一种；多边形包括三角形、矩形、梯形；
进一步优选的，空气孔的形状为圆形，空气孔的半径为0.14-0.18μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，直波导与微环波导之间的距离为0.08-0.12μm；所述微环波导的外径为4.2-5μm，微环波导的内径为3.7-4.5μm；直波导的宽度为0.3-0.5μm；
进一步优选的，直波导与微环波导之间的距离为0.1μm；所述微环波导的外径为5μm，微环波导的内径为4.5μm，直波导的宽度为0.4μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，石墨烯层在微环波导上的覆盖范围为：微环波导面积的1/6至微环波导面积的百分之百。
6.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，III-V族多量子阱有源区包括自下到上依次设置的第一间隔层、增益区、渐变掺杂层、盖帽层和金属阳极，阴极设置在第一间隔层上且位于增益区的两侧；III-V族多量子阱有源区通过苯并环丁烯聚合物键合连接层连接在基底上。
7.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，所述直波导与第二锥形波导耦合相连接的一端为锥形波导，所述直波导的锥形波导的长度与第二锥形波导的长度相同；
所述直波导的锥形波导的中心线与第二锥形波导的中心线的距离为0-0.2μm；
进一步优选的，所述直波导的锥形波导的中心线与第二锥形波导的中心线的距离为0.2μm。
8.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，第一锥形波导和第二锥形波导的材质均为InP；第一锥形波导和第二锥形波导均通过苯并环丁烯聚合物键合连接层与直波导相连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器，其特征在于，第一锥形波导和第二锥形波导的形状和尺寸相同，第一锥形波导的宽端的宽度为2-3.5μm；第一锥形波导的窄端的宽度为0.1-0.3μm；
第一锥形波导的和第二锥形波导的长度相同，第一锥形波导的和第二锥形波导的长度均为10-20μm；
进一步优选的，第一锥形波导的宽端的宽度为2μm；第一锥形波导的窄端的宽度为0.2μm；
第一锥形波导的和第二锥形波导的长度为10μm。
10.如权利要求1-9任选一项所述的基于Fano共振的自脉冲和连续输出型硅基集成半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：
(1)在经过表面处理的SOI基片上旋涂光刻胶，然后烘干；
(2)制作布拉格反射镜、直波导以及微环波导的掩膜版；
(3)通过曝光、显影将布拉格反射镜、直波导以及微环波导的图案转移到SOI基片上；
(4)刻蚀SOI基片上的硅层，除去光刻胶；
(5)采用液相剥离法在微环波导上转移石墨烯层制备和转移石墨烯；
(6)刻蚀III-V族外延片得到第一锥形波导和第二锥形波导，然后对刻蚀后的III-V族外延片和步骤(4)处理后的SOI基片进行表面清洁处理；
(7)在SOI基片的硅波导层上制作苯并环丁烯聚合物键合连接层；
(8)利用步骤(7)处理得到的苯并环丁烯聚合物键合连接层，将步骤(6)处理得到的III-V族外延片、第一锥形波导、第二锥形波导均与SOI基片粘贴键合；
(9)重掺杂制作欧姆接触层，然后通过磁控溅射制备金属电极。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114509845A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-17 | 苏州熹联光芯微电子科技有限公司 | 一种微环谐振器以及电子器件 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1501558A (zh) * | 2002-11-14 | 2004-06-02 | 夏普株式会社 | 自脉冲型半导体激光器 |
| CN102769249A (zh) * | 2012-06-02 | 2012-11-07 | 北京工业大学 | 石墨烯锁模光泵薄片半导体激光器 |
| US20160020582A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Compact distributed bragg reflectors |
| US20170063039A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-02 | Sandia Corporation | High quality-factor Fano metasurface comprising a single resonator unit cell |
| CN111766221A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-13 | 南昌大学 | 一种基于Fano共振太赫兹超表面生物传感器及其制备方法 |
-
2021
- 2021-04-30 CN CN202110480999.4A patent/CN113193477B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1501558A (zh) * | 2002-11-14 | 2004-06-02 | 夏普株式会社 | 自脉冲型半导体激光器 |
| CN102769249A (zh) * | 2012-06-02 | 2012-11-07 | 北京工业大学 | 石墨烯锁模光泵薄片半导体激光器 |
| US20160020582A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Compact distributed bragg reflectors |
| US20170063039A1 (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-02 | Sandia Corporation | High quality-factor Fano metasurface comprising a single resonator unit cell |
| CN111766221A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-10-13 | 南昌大学 | 一种基于Fano共振太赫兹超表面生物传感器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LINPENG GU,: "A compact structure for realizing Lorentzian, Fano,and electromagnetically induced transparency resonance lineshapes in a microring resonator", 《NANOPHOTONICS》 * |
| YI YU: "Demonstration of a self-pulsing photonic crystal", 《NATURE PHOTONICS》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114509845A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-17 | 苏州熹联光芯微电子科技有限公司 | 一种微环谐振器以及电子器件 |
| CN114509845B (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-12 | 苏州熹联光芯微电子科技有限公司 | 一种微环谐振器以及电子器件 |
| WO2023201926A1 (zh) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | 苏州熹联光芯微电子科技有限公司 | 微环谐振器以及电子器件 |
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