一种硅基FP激光器件、集成可调谐激光器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115912054A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211395786.2H01S5/026(2006.01)(22)申请日2022.11.09H01S5/028(2006.01)H01S5/065(2006.01)(71)申请人北京无线电测量研究所H01S5/10(2021.01)地址100854北京市海淀区永定路50号(72)发明人廖梦雅董鹏边旭明徐浩曹佳王琦(74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257专利代理师毛唯鸣(51)Int.Cl.H01S5/22(2006.01)H01S5/30(2006.01)H01S5/34(2006.01)H01S5/40(2006.01)H01S5/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种硅基FP激光器件、集成可调谐激光器及其制备方法(57)摘要本发明实施例公开了一种硅基FP激光器件、集成可调谐激光器及其制备方法。在一具体实施方式中，该器件包括硅衬底；形成在衬底上的第一导电类型的第一接触层；形成在第一接触层上的第一电极和耦合腔结构；所述耦合腔结构包括形成在第一接触层上的下波导光限制层和III‑V族量子点有源层，以及形成在量子点有源层上的第一脊型波导和第二脊型波导以及其间的隔离槽，每一脊型波导包括依次形成的上波导光限制层、第二导电类型的第二接触层和第二电极。该实施方式工艺简单，避免了使用传统分布式反馈激光器的布拉格光栅和二次外延技术，可实现较大的激光阵列波长覆盖范围，适用于低成本大规模硅光集成芯片生产。CN115912054ACN115912054A权利要求书1/2页1.一种硅基FP激光器件，其特征在于，该器件包括硅衬底；形成在衬底上的第一导电类型的第一接触层；形成在第一接触层上的第一电极和耦合腔结构；所述耦合腔结构包括形成在第一接触层上的下波导光限制层和III‑V族量子点有源层，以及形成在量子点有源层上的第一脊型波导和第二脊型波导以及其间的隔离槽，每一脊型波导包括依次形成的上波导光限制层、第二导电类型的第二接触层和第二电极。2.一种硅基单片集成可调谐激光器，其特征在于，该激光器包括硅衬底；形成在衬底上的第一导电类型的第一接触层；形成在第一接触层上的多个FP激光器件的阵列，每个激光器件包括形成在第一接触层上的第一电极和耦合腔结构；所述耦合腔结构包括形成在第一接触层上的下波导光限制层和III‑V族量子点有源层，以及形成在量子点有源层上的第一脊型波导和第二脊型波导以及其间的隔离槽，每一脊型波导包括依次形成的上波导光限制层、第二导电类型的第二接触层和第二电极。3.根据权利要求2所述的硅基单片集成可调谐激光器，其特征在于，各激光器件的耦合腔结构具有相同的宽度，激光器件的隔离槽的长度、以及第一脊型波导和第二脊型波导的长度比由该激光器件的激光波长决定，隔离槽宽度为其激光波长四分之一的奇数倍。4.根据权利要求2所述的硅基单片集成可调谐激光器，其特征在于，所述量子点有源层的掺杂离子选自Mn离子、P离子或Ga离子。5.根据权利要求2所述的硅基单片集成可调谐激光器，其特征在于，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述第一电极为负极，第二电极为正极。6.根据权利要求2所述的硅基单片集成可调谐激光器，其特征在于，所述量子点有源层包括多个周期的InAs/GaAsDWELL量子点有源区。7.一种根据权利要求2‑6任何之一所述的硅基单片集成可调谐激光器的制备方法，其特征在于，该方法包括依次在硅衬底上形成N型接触层、第一光限制层、量子点有源层、第二光限制层、P型接触层和保护层；对所述量子点有源层进行离子注入，各激光器件的量子点有源层具有不同的离子注入剂量；对得到的结构进行光刻至所述量子点有源层上方，限定各激光器件的耦合腔、脊型波导及隔离槽；在脊型波导表面形成第二电极；在得到的结构上形成绝缘层；对得到的结构进行刻蚀，暴露所述N型接触层表面和第二电极表面；在各激光器件N型接触层表面形成第一电极。2CN115912054A权利要求书2/2页8.根据权利要求7所述的硅基单片集成可调谐激光器的制备方法，其特征在于，所述对所述量子点有源层进行离子注入的为倾斜注入，以避免沟道效应。9.根据权利要求7所述的硅基单片集成可调谐激光器的制备方法，其特征在于，形成量子点有源层的步骤包括形成5‑8个周期的InAs/GaAsDWELL量子点有源层。10.根据权利要求7所述的硅基单片集成可调谐激光器的制备方法，其特征在于，基于激光器件的发射波长，通过仿真确定激光器件耦合腔隔离槽的长度、以及第一脊型波导和第二脊型波导的长度比。3CN115912054A说明书1/7页一种硅基FP激光器件、集成可调谐激光器及其制备