[发明专利]集成调制器的低成本可调谐DFB半导体激光器及制备方法

摘要

一种集成调制器的低成本可调谐DFB半导体激光器，DFB半导体激光器可调谐方案通过重构‑等效啁啾技术制作，多个DFB半导体激光器共用一个调制器，并且可以通过增加激光器数目或有源无源集成的方法扩展可调谐的波长范围；集成的调制器是半导体光放大器调制器(SOA)、电吸收调制器(EAM)或马赫‑曾德尔调制器(MZM)；可以通过量子阱混杂技术(QWI)、对接生长技术(Butt‑joint)或选择区域生长技术(SAG)来实现，其中量子阱材料基于InP/InGaAsP或InP/AlGaInAs材料体系。本发明最少只需要一个调制用的射频端口，从而通过简化封装设计来降低成本，大大提高了实用性与易用性。

主权项

1.集成调制器的低成本可调谐DFB半导体激光器的制备方法，其特征是可调谐DFB半导体激光器以重构‑等效啁啾技术制作，由多个DFB半导体激光器共用一个调制器，并且通过增加激光器数目或有源无源集成的方法扩展可调谐的波长范围；集成的调制器是电吸收调制器EAM或马赫‑曾德尔调制器MZM；其中DFB半导体激光器的量子阱材料是基于InP/InGaAsP或InP/AlGaInAs材料体系；集成的调制器是电吸收调制器EAM时，EAM的制备通过量子阱混杂技术QWI、对接生长技术或选择区域生长技术SAG实现，EAM的长度在50um~300um的范围内，EAM上镀有电极；集成的调制器是马赫‑曾德尔调制器MZM时，先通过量子阱混杂技术QWI或对接生长技术形成无源材料，然后在无源材料上制备Y分支波导及MZM的两臂，两臂的长度在0.5mm~5mm之间，激光器输出的光先通过Y分支波导分成两路，通过MZM的两臂之后再经过一个Y分支波导合波输出，MZM的两臂之上镀有电极，加电以后通过电光效应对光信号进行调制，能够实现复杂的调制格式；QWI是指在需要通过改变量子阱结构来制作EAM或MZM的区域时，通过无杂质诱导即通过生长二氧化硅或氮化硅薄膜、杂质诱导、离子注入或激光诱导方法，在快速退火之后，能改变该区域的量子阱结构，造成该区域量子阱的PL谱蓝移；制作EAM的PL谱的蓝移量为30nm~80nm的范围内，而制作MZM相应的蓝移量在50nm以上；对接生长技术是指在需要通过改变有源层结构来制作EAM或MZM的区域，先通过干法腐蚀或者湿法腐蚀的方法，将原来的量子阱有源层腐蚀掉，然后再通过外延生长的方法，在腐蚀掉原有有源层的区域生长PL谱蓝移的量子阱材料或者体材料；电吸收调制器EAM的制作基于量子阱结构未做改变的区域，而DFB半导体激光器的制作基于有源层的PL谱红移的区域即PL谱的峰向长波长方向移动，PL谱的红移通过SAG技术实现；SAG技术是指在需要通过改变有源层结构来制作DFB半导体激光器的区域，在外延生长量子阱材料之前，在该区域先生长二氧化硅薄膜，并腐蚀定义出相应的线条图案即二氧化硅掩膜的图案，然后进行量子阱材料的生长及相应的后续工艺，由于生长的二氧化硅的影响，会导致附近区域生长的量子阱材料的PL谱较完全没有二氧化硅区域生长的量子阱材料的PL谱产生红移；从而能够通过在红移的区域制作DFB半导体激光器，在量子阱结构没做改变的区域制作EAM来实现可调谐激光器和调制器的集成，相应得到的PL谱的红移量在30nm~80nm的范围内；可调谐激光器与调制器集成的方案中，可调谐激光器通过串联/并联混合集成技术实现，先将可调谐激光器并联的每一支通过无源耦合器件即单片集成多模干涉耦合器MMI或Y分支波导将所在分支的光耦合成一路输出，然后在激光的输出端集成调制器，即调制器在出光的一端，从而所有的激光器共用一个调制器。