本發(fā)明屬于激光器設(shè)計(jì)，特別涉及一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)：

1、隨著數(shù)據(jù)中心流量的爆炸式增長，對(duì)高速傳輸?shù)男枨笠苍诓粩嘣黾印９杌{(diào)制器能夠支持高達(dá)數(shù)十gbps甚至上百gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。這對(duì)于數(shù)據(jù)中心應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)處理和傳輸需求至關(guān)重要，能夠顯著提高數(shù)據(jù)中心的整體帶寬和數(shù)據(jù)傳輸效率。硅基調(diào)制器與成熟的cmos制造工藝兼容，尺寸小，集成度高，具有快速響應(yīng)時(shí)間和高線性度，能夠提供高質(zhì)量的信號(hào)調(diào)制。但是由于硅為間接帶隙半導(dǎo)體，發(fā)光效率低，無法直接用來制作高性能光源。

2、inp激光器能夠產(chǎn)生處于1.3微米和1.55微米波段的光，這些波段正好是光纖通信的低損耗窗口，非常適合用于高速光通信。

3、光模塊中往往需要將光隔離器置于大功率激光器與硅基調(diào)制器之間，以防止反射光造成激光器光譜質(zhì)量，輸出功率，線寬等特性變化，從而導(dǎo)致光模塊調(diào)制信號(hào)的劣化。傳統(tǒng)的大功率dfb激光器由于結(jié)構(gòu)簡單，輸出光功率大，其抗反射閾值低。隔離器的引入增加了光模塊的封裝成本，因此提升dfb激光器的抗反射閾值，對(duì)于數(shù)據(jù)中心所需的光模塊具有重要意義。

4、公開號(hào)為cn115912049a的專利申請(qǐng)，公開了一種分布式反饋激光器及其制備方法，激光器包括：激光器外延結(jié)構(gòu)，激光器外延結(jié)構(gòu)包括襯底以及位于襯底一側(cè)的多層外延層；位于外延層遠(yuǎn)離襯底一側(cè)的第一電極層；其中，多層外延層包括至少一個(gè)光柵共振腔結(jié)構(gòu)，光柵共振腔結(jié)構(gòu)包括依次沿第一方向設(shè)置的第一光柵結(jié)構(gòu)、共振腔結(jié)構(gòu)和第二光柵結(jié)構(gòu)；第一光柵結(jié)構(gòu)和第二光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期與共振腔結(jié)構(gòu)的光柵周期不同，且第一光柵結(jié)構(gòu)、共振腔結(jié)構(gòu)和第二光柵結(jié)構(gòu)只有一個(gè)公共激射模式；位于襯底遠(yuǎn)離外延層一側(cè)的第二電極層。其能夠降低器件的光損耗，提高光耦合效率抑制多模激射，但是其光柵結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗反射光能力提升有限，不能滿足實(shí)際應(yīng)用和推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高反射光閾值的大功率抗反射半導(dǎo)體激光器。該激光器可提升激光器的抗反射光能力，降低反射光對(duì)激光器工作狀態(tài)的影響。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，自下而上依次包括n面金屬層、襯底層、緩沖層、下限制層、多量子阱層、上限制層、下間隔層、下光柵層、上間隔層、上光柵層、填充層、蓋層、接觸層、鈍化層和p面金屬層；

4、沿激光器腔長方向，激光器分為第一選模區(qū)和第二選模區(qū)；第一選模區(qū)和第二選模區(qū)分別在下光柵層和上光柵層均制作分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)。

5、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述下光柵層上的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)和上光柵層上的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)垂直投影方向不重疊。

6、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述下光柵層和上光柵層的厚度、組分及光柵周期相同或不同。

7、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述下光柵層和上光柵層的厚度為10nm～100nm。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述下光柵層和上光柵層的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)摻雜濃度為4e17/cm3～1e18/cm3，材料發(fā)光波長為1.0μm～1.3μm。

9、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光器的腔長為200μm～5000μm。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一選模區(qū)和第二選模區(qū)的p面金屬層電極圖案為一個(gè)整體，或者通過刻蝕蓋層和接觸層制作電隔離溝，并對(duì)p面金屬層進(jìn)行圖案分離實(shí)現(xiàn)隔離。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述大功率抗反射半導(dǎo)體激光器為掩埋異質(zhì)結(jié)波導(dǎo)或脊波導(dǎo)。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，多量子阱層的對(duì)數(shù)為2～10對(duì)。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述n面金屬層為augeni/au合金層，襯底層為n型inp襯底，緩沖層為si摻雜的n型inp，下限制層為ingaasp或ingaalas層，多量子阱層為ingaasp或ingaalas，上限制層為ingaasp或ingaalas，下間隔層為為inp，下光柵層為ingaasp，上間隔層為為inp，上光柵層為ingaasp，填充層為inp，蓋層為zn摻雜的inp，接觸層為zn摻雜的ingaas，鈍化層為sio或sinx，p面金屬層為ti/pt/au合金。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

15、將dfb激光器分為第一選模區(qū)和第二選模區(qū)，通過在引入雙光柵層，具體是第一選模區(qū)和第二選模區(qū)分別在下光柵層和上光柵層制作分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)，在不提升激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的情況下，可提升激光器的抗反射光能力，降低反射光對(duì)激光器工作狀態(tài)的影響，不需要在光模塊中添加隔離器，可大大降低封裝難度與封裝成本。

技術(shù)特征：

1.一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，自下而上依次包括n面金屬層(01)、襯底層(02)、緩沖層(03)、下限制層(04)、多量子阱層(05)、上限制層(06)、下間隔層(07)、下光柵層(08)、上間隔層(09)、上光柵層(10)、填充層(11)、蓋層(12)、接觸層(13)、鈍化層(14)和p面金屬層(15)；

2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述下光柵層(08)上的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)和上光柵層(10)上的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)垂直投影方向不重疊。

3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述下光柵層(08)和上光柵層(10)的厚度、組分及光柵周期相同或不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述下光柵層(08)和上光柵層(10)的厚度為10nm～100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述下光柵層(08)和上光柵層(10)的分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)摻雜濃度為4e17/cm3～1e18/cm3，材料發(fā)光波長為1.0μm～1.3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述激光器的腔長為200μm～5000μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述第一選模區(qū)(100)和第二選模區(qū)(200)的p面金屬層(15)電極圖案為一個(gè)整體，或者通過刻蝕蓋層(12)和接觸層(13)制作電隔離溝，并對(duì)p面金屬層(15)進(jìn)行圖案分離實(shí)現(xiàn)隔離。

8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述大功率抗反射半導(dǎo)體激光器為掩埋異質(zhì)結(jié)波導(dǎo)或脊波導(dǎo)。

9.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，多量子阱層(05)的對(duì)數(shù)為2～10對(duì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求書1至9任一項(xiàng)所述的一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述n面金屬層(01)為augeni/au合金層，襯底層(02)為n型inp襯底，緩沖層(03)為si摻雜的n型inp，下限制層(04)為ingaasp或ingaalas層，多量子阱層(05)為ingaasp或ingaalas，上限制層(06)為ingaasp或ingaalas，下間隔層為(07)為inp，下光柵層(08)為ingaasp，上間隔層為(09)為inp，上光柵層(10)為ingaasp，填充層(11)為inp，蓋層(12)為zn摻雜的inp，接觸層(13)為zn摻雜的ingaas，鈍化層(14)為sio(2)或sinx，p面金屬層(15)為ti/pt/au合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種大功率抗反射半導(dǎo)體激光器，屬于激光器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，自下而上依次包括N面金屬層、襯底層、緩沖層、下限制層、多量子阱層、上限制層、下間隔層、下光柵層、上間隔層、上光柵層、填充層、蓋層、接觸層、鈍化層和P面金屬層；沿激光器腔長方向，激光器分為第一選模區(qū)和第二選模區(qū)；第一選模區(qū)和第二選模區(qū)分別在下光柵層和上光柵層均制作分布式反饋光柵結(jié)構(gòu)。該激光器可提升激光器的抗反射光能力，降低反射光對(duì)激光器工作狀態(tài)的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：剌曉波,潘彥廷,曹凡,侯慧慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西源杰半導(dǎo)體科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21