[发明专利]一种基于表面光栅的DFB激光器

权利要求书

1.一种基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述激光器包括中间的脊形波导结构以及两侧的上、下电极区，所述激光器的横截面自下而上包括衬底、下波导盖层、有源层、上波导盖层；

所述上波导盖层为N型掺杂，包含上下排列的高折射率层和高电导率层，所述高折射率层的厚度小于1微米，所述高折射率层的中间区域形成所述脊形波导的脊区，所述脊区上表面刻有布拉格光栅；所述上电极区位于所述脊形波导的两侧，所述脊形波导与所述上电极区之间刻有沟槽；所述高电导率层与所述上电极区相连；

所述下波导盖层中含有一个或多个电流限制区；或者在所述上波导盖层制作有一个掩埋隧道结，以用于限制电流；所述下波导盖层中含有一层欧姆接触层；

所述的下电极区位于所述的上电极区的外侧；所述欧姆接触层与所述下电极区相连。

2.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述脊区的光场与所述布拉格光栅形成强相互作用，所述布拉格光栅的耦合系数足够大。

3.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述布拉格光栅选用一阶光栅，所述一阶光栅包含一个或者多个λ_B/4的相移区，或者选用高阶光栅；所述布拉格光栅的周期为Λ＝mλ_B/2n_eff，其中λ_B和m分别为光栅所对应的布拉格波长和级数，n_eff为波导的有效折射率。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，通过调整光栅的刻蚀深度、脊区的材料折射率以及脊区的厚度参数来调整光栅的耦合系数。

5.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述高电导率层为N型掺杂。

6.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述沟槽的刻蚀深度至高电导率层，沟槽的宽度大于500纳米。

7.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述上电极是N电极，电子在所述高电导率层横向移动后注入到脊波导下面的有源层区域中；所述下电极为P电极。

8.根据权利要求1或2所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述有源层不掺杂，有源层含有有源介质层、一个或多个分别限制层；其中，有源介质层选用多量子阱、量子点或者体材料。

9.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述下波导盖层为P型掺杂；所述上波导盖层、有源层和下波导盖层共同构成N-i-P结构；所述电流限制区是在P型掺杂的下波导盖层中靠近有源层区域的位置形成，以限制空穴的注入，使空穴注入的区域与脊波导的模式能最大程度地重叠。

10.根据权利要求1或9所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，形成所述电流限制区的选用方式包括：通过离子注入相应区域的方式形成；或者在相应区域通过预埋高铝组分层，然后从两侧氧化该高铝组分层形成氧化铝，从而形成高电阻区；或者在有源层区域的上方利用隧道结来限制空穴的注入。

11.根据权利要求1所述的基于表面光栅的DFB激光器，其特征在于，所述欧姆接触层为P型重掺杂，掺杂浓度范围为10¹⁹～10²⁰cm^-3，以提供足够的载流子。