[发明专利]具有阶梯式渐变折射率分离限制异质结构的激光设备

说明书

根据一些实施例，本公开内容的实施例涉及具有阶梯式渐变折射率分离限制异质结构(SCH)的激光设备。一个实施例包括衬底区域以及与该衬底区域相邻的有源区域。有源区域包括SCH层，其包括第一部分和与第一部分相邻的第二部分。使第一部分的成分渐变，以在从多量子阱(MQW)到激光设备结的p侧的距离上提供第一导带能量增加。使第二部分的成分渐变以在从MQW到p侧的距离上提供第二导带能量增加。第一导带能量增加不同于第二导带能量增加。描述和/或要求保护了其他实施例。

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及提高具有分离限制异质结构(separateconfinement heterostructure)的多量子阱激光器的效率的领域。

背景技术

半导体激光器可以用作数字通信产品的光收发器中的部件。例如，硅光子芯片将片上激光器用作数字传输的光源。对于激光器而言，并且特别是对于多量子阱(MQW)激光器而言，在尽可能小的电功率预算内操作，同时还提供足够的光功率来以低比特误码率跨过通信链路可以是有用的。因此，激光器的效率对于整个发射器的竞争力可以很重要。

例如，在混合硅激光器技术中，激光器的效率取决于III-V族有源区域增益材料的设计，该材料结合到激光设备的硅衬底上。重要的是，激光器的设计包含对多量子阱附近的光学模式以及电载流子的高度限制。为此，通常在MQW激光器中引入分离限制异质结构(SCH)。SCH通常包括附加的p型和n型层，这些层的折射率比MQW激光器的有源区域的中心p型和n型层的折射率低，以提供有效的光学限制。因此，SCH通常将用于光学限制的低光学折射率与用于电限制的高带隙相结合。

附图说明

通过以下的具体实施方式并结合附图，将易于理解实施例。为了便于该描述，相似的附图标记表示相似的结构元件。在附图的图中，通过示例而非通过限制示出了实施例。

图1是根据一些实施例的采用具有阶梯式渐变折射率SCH(stepped graded indexSCH)的激光设备的示例性通信系统。

图2是根据一些实施例的具有阶梯式渐变折射率SCH的激光设备的示例性结构的正视截面图。

图3是示出了根据一些实施例的由具有阶梯式渐变折射率SCH的激光设备提供的半导体材料中的能带边缘的示例性图形。

图4是根据一些实施例的指示具有阶梯式渐变折射率SCH的激光器的电光转换效率(wall-plug efficiency)和电功率消耗的示例性实验数据。

图5示意性地示出了根据一些实施例的包括具有阶梯式渐变折射率SCH的激光设备的示例性计算设备。

具体实施方式

根据一些实施例，本公开内容的实施例描述了用于具有阶梯式渐变折射率SCH的激光设备的技术和配置。在实施例中，激光设备包括衬底(例如，绝缘体上硅(SOI))区域以及与该衬底区域相邻的有源区域。有源区域包括分离限制异质结构层，其包括第一部分和与第一部分相邻的第二部分。

使第一部分的成分渐变，以在从MQW到激光设备结的p侧的距离上提供第一导带能量增加。使第二部分的成分渐变以在从MQW到激光设备结的p侧的距离上提供第二导带能量增加。在从MQW到p侧的距离上的第一导带能量增加不同于在从MQW到p侧的距离上的第二导带能量增加。在实施例中，激光设备可以包括MQW激光器。

在下面的描述中，将使用本领域技术人员通常采用的术语来描述示例性实施方式的各个方面，以向本领域其他技术人员传达其工作的实质。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以仅利用所描述的方面中的一些来实践本公开内容的实施例。为了说明的目的，阐述了具体的数字、材料和配置，以提供对示例性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实践本公开内容的实施例。在其他情况下，省略或简化了众所周知的特征，以免使说明性实施方式难以理解。