CN1905297A

CN1905297A - 用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法

Info

Publication number: CN1905297A
Application number: CNA2005100122654A
Authority: CN
Inventors: 赵谦; 潘教青; 张靖; 王圩
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-01-31

Abstract

一种用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法，包括如下步骤：选择一磷化铟衬底；在磷化铟衬底上采用在一次选择区域外延生长法制作多量子阱有源区；在多量子阱有源区的上面，靠近有源区的一端的三分之一制作光栅；在多量子阱有源区和光栅上生长光限制层；在光限制层生长电接触层；在电接触层上制作P面电极；采用湿法化学腐蚀法在P面电极上纵向腐蚀出两条电隔离沟，该两条电隔离沟的中间为第一电吸收调制器、一侧为第二电吸收调制器、另一侧为分布反馈激光器；在整个管芯的底部蒸镀N面电极；在整个管芯的一端蒸镀抗反射膜，另一端蒸镀高反射膜，完成管芯的制作；将上述管芯烧结在一铜质热沉上，完成整个器件的制作。

Description

用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法

技术领域

本发明是涉及一种用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法，特别涉及利用基于级联电吸收调制器(EAM)与分布反馈半导体激光器(DFB-LD)单片集成芯片同时实现产生超短光脉冲、调制信号的功能。

背景技术

光时分复用(OTDM)是克服光、电器件瓶颈，实现超高速光纤通信的有效途径之一。高重复率超短光脉冲源是实现光孤子通信和OTDM光通信必不可少的核心器件。分布反馈半导体激光器/级联电吸收调制器组合光源具有简单的单一正弦电信号驱动、输出波形接近孤子脉冲(sech²)、高速、低啁啾、插入损耗小、可电调谐等优点而得到广泛关注。同时，OTDM光通信系统的发射光源还需要以高重复率超短光脉冲为载波对传输信号进行编码、调制。目前的OTDM系统发射器都采用分离器件来实现产生超短光脉冲与信号编码的功能，导致功率损耗大、设备体积庞大、成本昂贵。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于级联EAM与DFB-LD集成芯片同时实现产生超短光脉冲、调制信号功能的新型器件。该新型器件大大降低了OTDM系统发射器的功率损耗、制作成本，提高了系统稳定性。

本发明一种用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择一磷化铟衬底；

(2)在磷化铟衬底上采用在一次选择区域外延生长法制作多量子阱有源区；

(3)在多量子阱有源区的上面，靠近有源区的一端的三分之一制作光栅；

(4)在多量子阱有源区和光栅上生长光限制层；

(5)在光限制层生长电接触层；

(6)在电接触层上制作P面电极；

(7)采用湿法化学腐蚀法在P面电极上纵向腐蚀出两条电隔离沟，该两条电隔离沟的中间为第一电吸收调制器、一侧为第二电吸收调制器、另一侧为分布反馈激光器；

(8)在整个管芯的底部蒸镀N面电极；

(9)在整个管芯的一端蒸镀抗反射膜，另一端蒸镀高反射膜，完成管芯的制作；

(10)将上述管芯烧结在一铜质热沉上，完成整个器件的制作。

其中多量子阱有源区的材料为铟镓砷磷材料，厚度为80-100nm。

其中做在多量子阱有源区上的光栅的周期为240nm。

其中该铜质热沉为导电、散热性能良好的铜质热沉。

其中该铜质热沉底面接地。

其中所述的铜质热沉的阻抗与测试系统的阻抗相匹配。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，以下结合附图和具体事例对本发明作进一步的描述，其中：

图1是DFB-LD与级联EAM单片集成管芯内部结构示意图；

图2是DFB-LD与级联EAM单片集成管芯与热沉烧结示意图；

图3是EAM1产生超短光脉冲的原理示意图；

图4是级联EAM与DFB-LD单片集成芯片同时实现产生超短光脉冲、调制信号功能的测试系统示意图。

具体实施方案

请参阅图1及图2所示，本发明一种用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法，包括如下步骤：

(1)选择一磷化铟衬底10；

(2)在磷化铟衬底10上采用在一次选择区域外延生长法制作多量子阱有源区11，该多量子阱有源区11的材料为铟镓砷磷材料，厚度为80-100nm；

(3)在多量子阱有源区11的上面，靠近有源区11的一端的三分之一制作光栅12，作在多量子阱有源区11上的光栅12的周期为240nm；

(4)在多量子阱有源区11和光栅12上生长光限制层13；

(5)在光限制层13生长电接触层14；

(6)在电接触层14上制作P面电极15；

(7)采用湿法化学腐蚀法在P面电极15上纵向腐蚀出两条电隔离沟16，该两条电隔离沟16的中间为第一电吸收调制器1、一侧为第二电吸收调制器2、另一侧为分布反馈激光器3；

(8)在整个管芯的底部蒸镀N面电极19；

(9)在整个管芯的一端蒸镀抗反射膜17，另一端蒸镀高反射膜18，完成管芯的制作；

(10)将上述管芯烧结在一铜质热沉20上，该铜质热沉20为导电、散热性能良好的铜质热沉，该铜质热沉20底面接地，该热沉20的阻抗与测试系统的阻抗相匹配，完成整个器件的制作。

实施例

如图1、图2、图3、图4所示，本发明一用于光时分复用系统的单片集成光发射器，包括步骤如下：

1)本方法采用选择区域外延生长法(SAG)将DFB-LD3与级联第一、第二EAM1、2在磷化铟(InP)衬底上单片集成，本征铟镓砷磷(InPaAsP)多量子阱有源区厚度为80-100nm，光栅做在有源区上的上波导层，周期为240nm。DFB-LD3与第一、第二级联EAM1、2的多量子阱有源区均在一次SAG外延生长中完成，这样的器件结构设计可以保证各个器件间不至于因为对接不准而出现光场泄漏的现象，使得系统结构更加紧凑、性能更加稳定。集成器件结构如图1所示；

2)将DFB-LD3与级联第一、第二级联EAM1、2单片集成器件芯片烧结在导电、散热性能良好的热沉上，并从DFB-LD3、第一、第二EAM1、2压焊上金丝，引出电极，以方便测试中加载驱动电流、偏置电压和高频正弦电信号，集成器件芯片烧结示意图如图2所示，在本发明中采用的是导电、导热性能优良的铜质热沉，热沉底面接地。本烧结方式简单、可靠，对管芯性能无不良影响；

3)将高频正弦电信号通过射频同轴连接器加载到EAM1上，本方法主要基于EAM的高非线性透过率特性的光开关技术，在外加反向偏置电压下，EAM透过率产生非线性响应，并且在高频正弦电信号的共同作用下，即可得到超短光脉冲。EAM1产生超短光脉冲的原理示意图如图3所示；

光从DFB-LD进入EAM1，由于EAM1的高非线性透过率特性满足如下方程：

I＝I₀ exp{-(V/V₀)ⁿ}

式中，I是经过EAM1调制后的输出光强度；I₀是从DFB-LD输出的、进入EAM1的光强度；V是加载在EAM1上的反向偏压；V₀是当EAM1的消光效率为1/e时加在EAM1上的反向偏压；n是常数，对于多量子阱结构的EAM，n为1-4；

4)将由码型发生器产生的调制信号输入至第二级射频同轴连接器，加载到EAM2上，在外加反向偏置电压作用下，调制信号即可加载到由EAM1产生的超短光脉冲载波上。将加载了调制信号的超短光脉冲输入高频数字取样示波器即可对调制信号进行解码。级联EAM1、2与DFB-LD单片集成芯片同时实现产生超短光脉冲、调制信号功能的测试系统示意图如图4所示。

Claims

1、一种用于光时分复用系统的单片集成光发射器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择一磷化铟衬底；

(4)在多量子阱有源区和光栅上生长光限制层；

(5)在光限制层生长电接触层；

(6)在电接触层上制作P面电极；

(8)在整个管芯的底部蒸镀N面电极；

(10)将上述管芯烧结在一铜质热沉上，完成整个器件的制作。

2、根据权利要求1所述的用于光时分复用系统的单片集成光发射器，其特征在于，其中多量子阱有源区的材料为铟镓砷磷材料，厚度为80-100nm。

3、根据权利要求1所述的用于光时分复用系统的单片集成光发射器，其特征在于，其中做在多量子阱有源区上的光栅的周期为240nm。

4、根据权利要求1所述的用于光时分复用系统的单片集成光发射器，其特征在于，其中该铜质热沉为导电、散热性能良好的铜质热沉。

5、根据权利要求1或4所述的用于光时分复用系统的单片集成光发射器，其特征在于，其中该铜质热沉底面接地。

6、根据权利要求1或4或5所述的用于光时分复用系统的单片集成光发射器，其特征在于，其中所述的铜质热沉的阻抗与测试系统的阻抗相匹配。