分布反馈半导体激光器、激光器中布拉格光栅及制备方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及光电子技术领域，尤其设及分布反馈半导体激光器、激光器中布拉格 光栅及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术的蓬勃发展，光通信技术的诞生为用户传递各种信息提供了便利。 不同频率的光在传递的过程中，由于它们之间的相互作用很小，因此可W采用多信道同时 传输的方式传递消息。为了充分的利用光的大带宽来实现消息的多信道同时传输，提出了 两种波分复用的技术，一种是粗波分复用技术，另一种是密集波复用技术，其中，密集波复 用技术主要的原理是将1550纳米的通信波段分隔成等间距lOOGHz的信道，或者分成更小间 距且数量上百的信道，从而提高一条光纤传输信息的能力。然而运种精密的信道间隔W及 庞大的信道数量对光源的要求很高，目前实现的方法是:通过调节半导体激光器中的布拉 格光栅的相位，获得不同波长的光源。
[0003] 传统技术在制备η相移光栅的反馈半导体激光器中时，通常采用电子束曝光技术 制备激光器中的光栅结构，具体是指:通过电子束曝光技术改变采样光栅的周期来改变激 光器的激射波长，从而为多信道中信息传递提供多种波长的光源。然而，采用密集波复用技 术使消息在多信道同时传输时，通常使用的信道间隔是100G化，即0.8纳米的波长间隔，运 样导致每两个相邻信道的光栅周期的改变量仅为0.13纳米，而一般的粒子的直径如Ιη、Ρ等 都大于0.2纳米，因此虽然电子束曝光技术具有纳米级别的加工工艺，但由于材料的固有特 性很难制备出精度较高的光栅结构。
[0004] 鉴于上述问题，2006年陈向飞提出了一种重构-等效调嗽技术，该技术利用全息曝 光的方法制备了和传统η相移光栅激光器等效的光栅结构(如图5(a)所示），且该重构-等效 调嗽技术不改变种子光栅周期，只改变采样布拉格光栅的周期，从而提高了制备光源波长 的精确度。
[0005] 利用上述重构-等效调嗽技术的确制备出了精确度较高的光栅结构的激光器，但 是该技术制备的η相移光栅是等效光栅，相比于常规均匀光栅，该技术制备的等效π相移光 栅的强度仅为常规均匀光栅强度的1/3,导致制备出的半导体激光器的某些性能受到限制； 另外，重构-等效调嗽技术中的采样布拉格光栅中有多个反射峰，通常采用的距离中屯、波长 最近的+1级或-1级的子光栅的光源波长作为激射波长，而其它级的子光栅会对激光器件产 生负面影响，降低了激光器的性能。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述问题，本发明申请实施例提供了一种分布反馈半导体激光器中布拉格光 栅的制备方法，另外，还提供了一种具有布拉格光栅的分布反馈半导体激光器及其制备方 法，解决了基于重构-等效调嗽技术制备的等效η相移光栅的强度低的问题。
[0007] -种分布反馈半导体激光器中布拉格光栅的制备方法，该方法包括:在光栅材料 层上涂抹电子束曝光胶，所述光栅材料层位于金属η电极上;按照预定的采样光栅周期和每 个采样光栅周期的占空比，通过电子束对所述光栅材料层上的电子束曝光胶进行曝光，并 使用有机溶剂将所述曝光后的电子束曝光胶溶解掉，其中，所述每个采样光栅周期分成等 间距的Ν部分，所述Ν的值为大于1的正整数;采用刻蚀的方法将所述衬底上溶解掉电子束曝 光胶位置上的光栅材料刻蚀掉，从而形成半导体激光器中的布拉格光栅结构。
[000引优选地，所述采样光栅的周期小于10微米，且大于1微米。
[0009] 优选地，所述每个采样光栅周期的占空比为0.4~0.6。
[0010] -种具有布拉格光栅结构的分布反馈半导体激光器的制备方法，该方法具体包 括：
[0011] 在金属η电极上依次沉积η型缓冲层、下波导层、多量子阱有源层、光栅材料层；
[0012] 在所述光栅材料层上涂抹电子束曝光胶;按照预定的采样光栅周期和每个采样光 栅周期的占空比，通过电子束对所述光栅材料层上的电子束曝光胶进行曝光，其中，所述每 个采样光栅周期分成等间距的Ν部分，采用有机溶剂将所述光栅材料层上曝光后的电子束 曝光胶溶解掉，并采用刻蚀的方法，将所述衬底上溶解掉电子束曝光胶位置上的光栅材料 刻蚀掉，从而形成半导体激光器中的布拉格光栅的结构；
[0013]在所述形成的光栅结构的衬底上依次沉积上波导层、保护层和波导层，所述波导 层经过刻蚀处理，形成脊形结构。
[0014] 在所述脊形波导层上依次沉积Ρ型限制层、Ρ型欧姆接触层和金属Ρ电极，获得具有 布拉格光栅结构的分布反馈半导体激光器。
[0015] 优选地，所述方法还包括：
[0016] 在所述衬底上沉积金属Ρ电极后，通过气相沉积法在所述布拉格光栅表面和脊形 波导表面沉积绝缘层。
[0017]优选地，所述在金属η电极上依次沉积η型缓冲层、下波导层、多量子阱有源层和光 栅材料层具体包括：
[001引在金属η电极上依次沉积180~220纳米的η型ΙηΡ缓冲层、80~120纳米的非渗杂晶 格匹配的InGaAsP下波导层、应变InGaAsP多量子阱和InGaAsP光栅材料层，所述应变 InGaAsP多量子阱中的量子阱的个数为5~10个，每个量子阱的阱宽为7~9纳米，垒宽为8~ 12纳米，压应变为0.5%。
[0019] 优选地，所述在所述形成的光栅结构的衬底上沉积上波导层具体包括：
[0020]在所述形成的光栅结构的衬底上沉积80~120纳米的P型晶格匹配的InGaAsP上波 导层。
[0021] 优选地，所述在所述脊形波导层上依次沉积P型限制层、P型欧姆接触层具体包括：
[0022] 在所述脊形波导层上依次沉积1.5~2.0微米的P型InP限制层和80~120纳米的P 型InGaAs欧姆接触层。
[0023] 优选地，所述脊形波导层中的脊形结构的长度为300~900纳米，脊形结构的宽度 为2~4微米，脊侧沟宽为15~25微米，脊形结构的深度为1.5~2.0微米。
[0024] 优选地，所述通过气相沉积法在所述布拉格光栅表面和脊形结构表面沉积绝缘层 具体包括：
[0025] 在所述衬底上沉积金属P电极后，在所述布拉格光栅表面和脊形波导表面沉积200 ~400纳米的Si化的绝缘层。
[0026] -种具有布拉格光栅结构的分布反馈半导体激光器，所述半导体激光器由金属η 电极、η型缓冲层、下波导层、多量子阱有源层、光栅材料层、上波导层、保护层、脊形波导层、 Ρ型限制层、Ρ型欧姆接触和金属Ρ电极顺次构成;其中，
[0027]所述半导体激光器中的光栅材料层为布拉格光栅结构；
[0028]所述布拉格光栅结构和脊形结构表面上有绝缘层。
[0029]应用本申请实施例将每个周期内的采样光栅等间距的分成Ν部分，从而获得多次 曝光的采样光栅结构。相比于陈向飞等人利用重构-等效调嗽技术制备的η相移光栅结构， 应用本申请实施例制得的光栅结构中+ 1级或-1级光栅强度增大，且当Ν的值逐渐增大，+ 1 或-1级的光栅强度会越来越接近均匀布拉格光栅强度;且本申请实施例采用电子曝光技术 制备的光栅结构相比于采用全息曝光方法制备的光栅结构更加的精确，从而使得制备的光 源的波长更加精确。
【附图说明】
[0030]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0031]图1为本申请实施例1提供的一种半导体激光器中采样布拉格光栅的制备方法的 具体流程示意图；
[0032]图2为本申请实施例1提供的一种电子束曝光机器的具体结构示意图；
[0033]图3为本申请实施例1提供的制作掩模板的具体流程示意图；其中，图3(a)是经过 电子束曝光后的电子束曝光胶的示意图；图3(b)是制备的掩模板的示意图；
[0034]图4