[发明专利]分布式回馈激光结构与制作方法

说明书

一种分布式回馈激光结构与制作方法，通过在分布式回馈激光的光栅层中设置一相位差光栅结构及一无光栅区，且在分布式回馈激光的两侧面都涂布抗反射层的方式提升分布式回馈激光结构的SMSR合格率，且同时兼具有良好斜率效应值等优点。该光栅层在该水平方向上被该相位差光栅结构区分为一第一光栅区及一第二光栅区，且该分布式回馈激光的出光面邻靠于该第二光栅区。该相位差光栅结构可提供一相位差距离，使得位于该第一光栅区内的多个微光栅结构与位于该第二光栅区内的多个微光栅结构两者间具有一相位差。并且，该无光栅区位于该第二光栅区内，且在该无光栅区中并未包含任何该微光栅结构，且该无光栅区不会改变该第二光栅区内的多个微光栅结构的相位。

技术领域

本发明涉及一种分布式回馈激光结构与制作方法，尤指一种分布式回馈激光的光栅层中包含一相位差光栅结构及一无光栅区，且在分布式回馈激光的两侧面都涂布抗反射层的结构与制作方法。

背景技术

半导体激光(semiconductor laser)或称激光二极管(laser diode)具有体积小、消耗功率低、反应快、耐冲击、寿命长、效率高及价格低等优点，因此被广泛的应用于光电系统产品中，例如:光波通信、信息系统、家用电器、精密测量及光纤通信等。其中，分布式回馈激光(Distibuted Feedback Laser：简称DFB激光)因具有制造简易、单模输出与适合长距传输等特性，由分布式回馈激光产生的激光信号在经过长距离传输后仍可维持良好的信号噪声比，故已成为现今光波通信及光纤通信系统中广泛使用的光源。

只不过，边模压缩比(Side Mode Supression Ratio；简称SMSR)一直以来是DFB激光合格率产出的重要考虑。理想上如果要把边模的不良效应完全去除，会在脊部(Ridge)的中间引入一个光栅相位偏移的设计(Phase-Shift Gratig Design)，并在DFB激光两边镜面使用抗反射涂布(Anti-Reflection Coating；简称AR)，其反射率1％。请参阅图1A与图1B所示，分别为现有的分布式回馈激光的俯视与前视示意图。如图1A及1B所示，现有的分布式回馈激光于结构1由下至上包括了：一基板(Substate)10、一下披覆层(Cladding Layer)11、一下光局限层(Separated Confinement Hetero-Structure；简称SCH)12、一主动层(active region layer)13、一上光局限层14、一间隔层(Spacer)15、一光栅层(Grating)16、一上披覆层17以及一接触层(Contact)18。其中，该上披覆层17与该接触层18构成一脊部结构；并且，光栅层16中包含了一个光栅相位偏移结构161，使得位于偏移结构161左侧的微光栅结构与位于偏移结构161右侧的微光栅结构两者间具有一相位差。理想上的做法，是在分布式回馈激光的左、右两侧镜面191、192上都使用反射率1％的抗反射涂布(AR)。这种「理想上」的做法虽然可以几乎百分之百顾及SMSR合格率，但由于两边镜面是AR涂布，激光的能量在DFB激光的两边都会输出。因为激光能量分散所致，其单边的斜率效应(SlopeEfficiency；简称SE)顶多大约只能到0.25mW/mA，这样的SE太小而无法应用在超高速千兆被动式光纤网络(Gigabit Passive Optical Network；简称G-PON)或是以太被动式光纤网络(Ethernet Passive Optical Network；简称E-PON)上。因此现今常见的另一技术，其在分布式回馈激光1a两边镜面191、192上的涂布，会在激光的前出光面(Power Output)使用AR镜面192、后出光面则改用高反射涂布(High Reflection Coating；简称HR)的HR镜面191，其反射率60～90％，并将光栅相位偏移结构161位置放靠近HR镜面191，如图2A及图2B所示的另一现有技术。如此，前出光面(亦即，AR镜面192)的SE便能大于0.4mW/mA，符合实际应用。只不过，此种方式仍然有缺点，如果HR与AR的频谱没有控制好，在低温容易有FP mode可以达到激光化(lasing)。此外，以现有的晶粒条(Bar)劈裂方式，无法控制劈裂面是断在光栅的那个位置上，所以在HR镜面192端会有所谓随机相位(Random Phase)的问题，这会使得晶粒对晶粒(Chip to Chip)或晶粒条对晶粒条(Bar to Bar)的阈值电流(Ith)与SE分布离散，且在某些相位上也会有两种激光模态(Lasing Mode)一样强，因此降低SMSR合格率，从而有待进一步改进。