[发明专利]提高波长分布均匀性的激光器制作方法

说明书

本发明公开了一种提高波长分布均匀性的激光器制作方法，该方法包括：在晶圆形成之前，对于同一个波长通道，采用两种或两种以上的光栅周期设计；然后利用该晶圆制作激光器。进一步，根据该波长通道的中心波长和波导等效折射率确定光栅周期，同时该波导等效折射率对应了确定的激光器脊宽。本发明通过在晶圆形成之前，对于同一个波长通道，采用两种或两种以上的光栅周期设计，然后利用该晶圆去制作激光器，可提高每个波长通道分BIN波长产出的均匀性，降低生产复杂度。

技术领域

本发明属于半导体激光器芯片制备技术领域，具体涉及一种提高波长分布均匀性的激光器制作方法。

背景技术

数据中心流量正在大幅度增加以响应云计算的快速发展，以太网速率也在迅速上升以应对这种增长。100G以太网于2010年标准化，其中100GBASE-LR4针对10km范围应用进行了标准化。100GBASE-LR4采用具有4×25.8Gbit/s速率的多通道接口，支持波长1295.56nm，1300.05nm，1304.58nm，1309.14nm共4个波长通道(L7\L8\L9\LA)。其中一个波长通道覆盖波长范围有1.8nm，又分为4个小波长通道(BIN)，相邻BIN之间的波长间隔为0.45nm，如图6所示，以例如L7 BIN1、L8 BIN1、L9 BIN1和LA BIN1为一组，工作温度为55℃。

由于直接调制激光器(DMLs)具有低功耗和低成本的优点，DMLs是100GBASE-LR4的有潜力的光源。随着100GBASE-LR4封装形式逐渐小尺寸化，其所有组件都必须小型化。存在两种集成类型——混合集成和单片集成来制作小型化的光发射机，其中单片集成方案更适合来做小型化的光发射机，例如激光器阵列与MUX集成的方案。虽然单片集成的激光器阵列方案具有尺寸小的优点，但激光器的波长没法精确控制，如NTT报道的激光器阵列的波长分别属于L7 BIN3、L8 BIN2、L9 BIN1和LA BIN3(Shigeru Kanazawa,et al.,30-km error-free transmission of directly modulated DFB laser array transmitter opticalsub-assembly for 100-Gbit/sapplication,Journal of Lightwave Technology,34,15,3646-3652,2016)，没法形成规定的一组波长。该产品采用的光栅为λ/4波长相移光栅，光栅周期每改变0.1nm，波长将改变0.6nm～0.65nm。采用电子束曝光(EBL)制作光栅，只有35％的激光器波长偏移量在±0.2nm内；与EBL工艺相关的误差可能高达3nm。由于波长没法精确控制，导致良率没法保障，大大增加了生产成本。

为了解决上述问题，有研究小组提出了一种针对光栅的重构等效啁啾技术，实现了超过83％比例的激光器波长偏差在±0.2nm范围内，大大提高了激光器阵列的良率(Yuechun Shi,et al.,High channel count and high precision channel spacingmulti-wavelength laser array for future PICs,Scientific Report,4,7377,2014)。但是这种激光器的前后端面均需镀增透膜，因此会损失一半的光功率，使得整体光功率受限。此外，激光器阵列的缺点是只要一个通道的激光器失效了，整个激光器阵列就会面临报废，因此不利于后期维护。

为了解决上述现有方案的缺点，本发明拟采用分立激光器的形式实现25G LWDM4芯片，具有尺寸小、工艺复杂度低、波长良率高、便于后期维护的优点。但若采用常规的光栅设计，一个波长通道只有一种光栅周期，将很难均匀地覆盖一个波长通道1.8nm范围内的波长，BIN1和BIN4的产出将远远低于BIN2和BIN3的产出。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种提高波长分布均匀性的激光器制作方法，使每个BIN有接近均匀的产出。