一種含側邊吸收區的超輻射發光管制造技術

本發明專利技術涉及一種含側邊吸收區的超輻射發光管，包括脊波導增益區、側邊吸收區和側邊電隔離區，在超輻射發光管的脊的側邊制備側邊電隔離區和側邊吸收區，側邊電隔離區使脊波導增益區與側邊吸收區形成電隔離。本發明專利技術利用側邊吸收區所具有的光吸收特性，減小了脊波導側邊近波長或亞波長量級的凹凸結構對光產生的散射或者衍射，有效抑制了可能形成的反饋回路，減小了激射對器件的光譜特性產生的不良影響，實現了超輻射發光管平滑的較寬的光譜輸出。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種半導體器件，具體涉及一種含側邊吸收區的超輻射發光管。
技術介紹
超輻射為放大的自發發射ASE(AmplifiedSpontaneousEmission)，超輻射發光管(SLD)即是一種放大自發發射的半導體器件。超輻射發光管發射的光在波導中傳播時獲得光增益，但不存在光反饋(理想情況下)或者光反饋很弱，因而不會形成激射振蕩，可將其視為一種具有單程光增益的半導體光放大器，它輻射出的光為弱相干光，其光學特性介于半導體激光器與發光二極管之間。與一般發光二極管相比，超輻射發光管的輸出功率更高，并且光斑尺寸小，光的發散角較小，易于與單模光纖耦合；與激光器相比，在具有相當的輸出光功率的同時，超輻射發光管具有寬的光譜和更短的相干長度，可以顯著地降低光纖圈中瑞利(Rayleigh)背向散射的瞬時波動和非線性克爾效應所引起的噪聲；而且超輻射發光管的溫度特性比較好，這些獨特的優異性彌補了半導體激光器與一般發光二極管的不足，也使超輻射發光管成為光纖陀螺，光纖水聽器，光時域反射儀(OTDR)、局域網(LAN)，波分復用光纖通訊以及光處理技術等許多應用領域的理想光源。正因為如此，自從l971年Kurbatov等人首次制得半導體超輻射發光管以來，超輻射發光管得到了迅速發展。人們圍繞著提高輸出功率和耦合效率、增加光譜寬度、降低相干長度、提高調制頻率、降低光譜調制深度等問題，對超輻射發光管開展了廣泛的研究工作。超輻射發光管要求有很高的輸出功率，而又不產生激射振蕩。提高輸出功率最簡單的辦法就是增大注入電流，但是過高的注入電流可能會導致激射振蕩。激射振蕩的產生將對器件的寬光譜特性產生顯著的不良影響，而寬光譜是超輻射發光管的最重要的特征之一，因此實現超輻射發光的關鍵是抑制F-P腔振蕩，盡可能地減少光反饋。在這一關鍵特性方面，人們做了很多努力，目前主要有以下幾種辦法:(1)在超輻射發光管腔引入非泵浦吸收區。含非泵浦吸收區結構的超輻射發光管是最早和較常用的主要結構之一。它通常是在器件后端面制作一個非泵浦吸收區，根據吸收區的形狀不同，又可分為平面波導吸收區、直波導吸收區、彎曲吸收波導結構、錐形吸收波導結構。(2)蒸鍍增透膜的方法。為了減小器件的輸出端面的反射，可以采用出光端面蒸鍍增透膜，而在另外的一面蒸鍍高反膜以達到增加超輻射光的出射功率，減小反饋激射。(3)傾斜電極條形結構或者彎曲波導結構可以減少端面反饋。目前在技術上常常綜合利用上述幾種方法。成熟的產品對端面鍍膜以及制備工藝的精度的要求很高。盡管如此，光刻制備工藝仍然存在一定的精度問題，導致在制作脊波導時，側邊會形成近波長或亞波長量級的凹凸結構。由于這些結構會對光產生散射或者衍射，因而有很少部分光可以形成反饋回路，而這些反饋回路會形成激射，從而對器件的光譜特性產生不良影響。
技術實現思路
為了克服上述技術問題，本專利技術提供了一種含側邊吸收區的超輻射發光管，利用側邊吸收區所具有的光吸收特性，有效抑制可能形成的反饋回路，實現超輻射發光管平滑的較寬的光譜輸出。本專利技術提出的技術方案如下：一種含側邊吸收區的超輻射發光管，包括脊波導增益區、側邊吸收區和側邊電隔離區，在超輻射發光管的脊的側邊制備側邊電隔離區和側邊吸收區，側邊電隔離區使脊波導增益區與側邊吸收區形成電隔離。進一步地，所述側邊吸收區為一段或多段。進一步地，當所述側邊吸收區為多段時，所述多段側邊吸收區位于脊的同側。進一步地，當所述側邊吸收區為多段時，所述多段側邊吸收區位于脊的不同側。進一步地，所述脊的同一側的側邊吸收區為一段或多段。進一步地，所述多段側邊吸收區相對于脊對稱分布。進一步地，所述多段側邊吸收區相對于脊呈互補式對稱分布或鏡像對稱分布。進一步地，所述超輻射發光管還包括沿脊波導增益區長度方向的端面制備的脊波導電隔離區和脊波導吸收區，其中，脊波導電隔離區使脊波導吸收區和脊波導增益區形成電隔離。進一步地，脊波導增益區的出光端面鍍有高透膜，出光端面與脊波導增益區的夾角大于80度，小于等于90度；在與出光端面相對的脊波導吸收區的端面鍍高反射率的光學介質膜。進一步地，脊波導增益區在鄰近出光端面的位置制備彎曲波導結構。本專利技術的有益效果：本專利技術利用側邊吸收區所具有的光吸收特性，減小了脊波導側邊近波長或亞波長量級的凹凸結構對光產生的散射或者衍射，有效抑制了可能形成的反饋回路，減小了激射對器件的光譜特性產生的不良影響，實現了超輻射發光管平滑的較寬的光譜輸出。另外，本專利技術由于有效抑制了端面反饋形成的激射振蕩，因此，對出光端面所鍍增透膜的要求可以適當降低，也可適當降低對制備工藝精度的要求。附圖說明圖1是本專利技術提出的一種含側邊吸收區的超輻射發光管的結構示意圖；圖2a是本專利技術提出的單側任意位置含吸收區的脊波導示意圖；圖2b是本專利技術提出的單側任意位置含多段吸收區的脊波導示意圖；圖2c是本專利技術提出的兩側邊任意位置含吸收區的脊波導示意圖；圖2d是本專利技術提出的兩側邊任意位置含對稱分布吸收區的脊波導示意圖；圖2e是本專利技術提出的兩側邊任意位置含多段互補式對稱分布吸收區的脊波導示意圖；圖2f是本專利技術提出的兩側邊任意位置含多段一般對稱分布吸收區的脊波導示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。但本領域技術人員知曉，本專利技術并不局限于附圖和以下實施例。本專利技術提出的一種含側邊吸收區的超輻射發光管，如圖1所示，依次由下電極、襯底、下分離限制層、下波導層、有源區、上波導層、上分離限制層、蓋層、Si02電流隔離層、上電極構成。其中，有源區采用應變多量子阱結構的材料通過光刻、腐蝕、生長介質絕緣層、開電極窗口、濺射等工藝形成，有源區的發光波長范圍是1.1um-1.7um，具體參數按設計不同而不同。該超輻射發光管的一種制備方法具體可以采用銦鎵砷磷/銦磷InGaAsP/InP或者鋁鎵銦砷/銦磷AlGaInAs/InP材料作為襯底，然后在n型銦磷InP襯底上制備上下分離限制層、位于上下分離限制層中的上下波導層以及位于上下波導層中的多量子阱有源區，其中阱的厚度為5-10nm，壘層的厚度為5-10nm之間，應變在1.2％以內，有源區阱壘的總厚度為100-500nm；在上分離限制層之上依次為蓋層、Si02電流隔離層、上電極。另外，該超輻射發光管還可在上下分離限制層遠離有源區的一側分別設置上包層(未圖示)和下包層(未圖示)。該超輻射發光管的光限制層中心區域構成波導結構，在圖1所示的結構中，下波導層、有源區、上波導層構成光限制層中心區域，該波導結構采用脊波導結構，脊的側邊的任意位置形成側邊吸收區，通過用電泵浦所述吸收區以吸收光。所述的脊波導可以是直波導或者傾斜波導，也可以是彎曲波導結構。下面結合附圖對吸收區的具體設置位置進行描述。實施例1如圖2a所示，該超輻射發光管包括脊波導增益區1001、側邊吸收區1003、側邊電隔離區1002、脊波導電隔離區1005和脊波導吸收區1004。其中，脊波導增益區1001為傾斜長條形；脊波導增益區1001的一端面為出光端面1006，出光端面1006鍍有高透膜，出光端面1006和脊波導增益區1001的夾角大于80度，小于等于90度。在脊波導增益區1001相對出光端面1006的另本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含側邊吸收區的超輻射發光管，其特征在于，包括脊波導增益區、側邊吸收區和側邊電隔離區，在超輻射發光管的脊的側邊制備側邊電隔離區和側邊吸收區，側邊電隔離區使脊波導增益區與側邊吸收區形成電隔離。

【技術特征摘要】
1.一種含側邊吸收區的超輻射發光管，其特征在于，包括脊波導增益區、側邊吸收區和側邊電隔離區，在超輻射發光管的脊的側邊制備側邊電隔離區和側邊吸收區，側邊電隔離區使脊波導增益區與側邊吸收區形成電隔離。2.根據權利要求1所述的超輻射發光管，其特征在于，所述側邊吸收區為一段或多段。3.根據權利要求2所述的超輻射發光管，其特征在于，當所述側邊吸收區為多段時，所述多段側邊吸收區位于脊的同側。4.根據權利要求2所述的超輻射發光管，其特征在于，當所述側邊吸收區為多段時，所述多段側邊吸收區位于脊的不同側。5.根據權利要求4所述的超輻射發光管，其特征在于，所述脊的同一側的側邊吸收區為一段或多段。6.根據權利要求4或5所述的超輻射發光管，其特征在于，所述多段...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周東豪，林琦，林中晞，蘇輝，薛正群，陳陽華，王凌華，訾慧，徐玉蘭，陳景源，林樂，
申請(專利權)人：中國科學院福建物質結構研究所，
類型：發明
國別省市：福建;35