[实用新型]一种具有同层双量子阱结构的电吸收激光器

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种具有同层双量子阱结构的电吸收激光器，在同一结构层上具有相同厚度的两种量子阱结构的电吸收调制激光器。

背景技术

光子集成和光电子混合集成是当前通讯技术中的重要方向，如何在同一块基片或衬底上实现多功能、多器件集成(即在同一块基片或衬底上实现多种量子阱的生长)一直是技术研究的重点。

当前为了实现制造电吸收激光器，在量子阱区域的结构有两种：同一结构层上单一种类量子阱结构设计(简称单量子阱结构)；双层结构层上分别两种量子阱结构设计(简称双量子阱结构)，两种设计分别存在各自的缺陷。

如图7所示，目前，其中a量子阱13为空穴型高掺杂半导体材料，b量子阱15为本征型无掺杂半导体材料，并且b量子阱需要在高温环境下生长在a量子阱上方。为了防止在高温环境中a量子阱的掺杂离子热扩散进b量子阱中，其结构的设计就必须要在a量子阱13和b量子阱15之间加入一个精确控制厚度本征型半导体材料缓冲层14，厚度需要严格控制，需要有足够多的厚度来抵抗来自a量子阱的离子热扩散，又不能过厚引入过大的电阻，而缓冲层14借助金属气相外延相关设备进行生长，并且需要经过多次室温至600℃的升温降温过程，存在制造工艺较为复杂导致良品率低的问题，因此目前双量子阱结构设计不合理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在同一结构层上具有相同厚度的两种量子阱结构的电吸收激光器，提出了一种合理的设计方案，具有制造工艺简单的优点，解决了现有结构中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种具有同层双量子阱结构的电吸收激光器，包括衬底和设置在衬底底面的N面电极层，衬底上从下至上依次设置有量子阱膜层、蚀刻阻挡层、载体终止层和接触层；其中，蚀刻阻挡层、载体终止层和接触层通过中段位置刻蚀的隔离区分为左右不连的两部分，蚀刻阻挡层、载体终止层和接触层的断面处、接触层的顶面处以及隔离区的底面处均覆盖有绝缘层；量子阱膜层包括处于同层的第一量子阱和第二量子阱；绝缘层上设置有通过隔离区分开的两P面电极层。

第一量子阱和第二量子阱的厚度相同。

第一量子阱和第二量子阱的厚度为10～100nm。

第一量子阱为本征型InGaAsP材料量子阱，第二量子阱为空穴掺杂型InGaAsP材料量子阱。

第一量子阱和第二量子阱为一体结构成型，第一量子阱部分区域热扩散进入P⁺形成第二量子阱。

第一量子阱为1550nm或1310nm禁带宽度的本征型InGaAsP材料量子阱，第二量子阱为1580nm或1350nm禁带宽度的空穴掺杂型InGaAsP材料量子阱。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果，在同一结构层上具有相同厚度的两种量子阱结构(简称同层双量子阱结构)，此结构的设计合理，能有效保证制造工艺的方便，前端工序仅需要生长一个单量子阱结构，在后端工序利用一系列常规工艺即可实现在同一结构层上由单量子阱结构变为双量子井结构；由于本实用新型的光吸收区为另外一种量子阱结构，因此发光区的光栅设计可以保持在最佳发光增益波长位置，达到最大出光强度，具有较低的阈值电流；另外由于发光区量子阱和光吸收区量子阱位于同一结构层，在界面出的光耦合损失非常低，光耦合效率近似100％，光开关状态间的明灭比较高，约为10dB左右；而且，本实用新型的激光器具有低发光阈值电流，高光耦合度，高光开关明灭比。

进一步的，第一量子阱为特定禁带宽度(1550nm或1310nm)的本征型InGaAsP材料量子阱，用于发射特定波长(1550nm或1310nm)的激光，第二量子阱为特定禁带宽度(1580nm或1350nm)空穴掺杂型InGaAsP材料量子阱，其作用在于作为光开关使用。无外加电场激发下，特定波长(1550nm或1310nm)的激光可以直接几乎无损(即＞90％)穿过该层量子阱，视为光开关打开；在加入外加偏置电场后，由于电场导致的材料带隙偏斜，使材料的禁带宽度接近1550nm或1310nm，特定波长(1550nm或1310nm)的激光在通过该量子阱时，会被材料大量吸收，激光器仅有很少量的光(约5％-10％)的光发出，视为光开关关闭。

附图说明

图1是第一工序，SiO₂掩膜选择性覆盖工序，其中，图1a是材料衬底，图1b是区域覆盖SiO₂掩膜。