一种分布反馈激光器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于半导体激光器技术领域，设及分布反馈激光器。
【背景技术】
[0002] 随着大容量超高速光纤通信技术的发展，高直调制速率的半导体激光器成长为光 纤通信系统和下一代光网络的关键器件之一。在波分复用(WDM)系统中，25Gb/s的高速直调 制激光器可用于构成lOOGb/s的下一代W太网的发射机。在局域网的发展中，25G化调制带 宽的高速直调制激光器则是实现40化/s光纤通信的关键器件，其中分布反馈化istr化uted 化e化ack，DFB)激光器由于其高功率和单纵模特性好而受到国内外的广泛关注和研究。
[0003] 分布反馈激光器采用折射率周期性变化的结构实现谐振腔的反馈，由于采用了平 面工艺，可W应用于集成光路中与其他器件进行禪合和集成，适用范围非常广泛。目前分布 反馈激光器有多种实现方案，其中最主要的方案有两种：一种是λ/4相移分布反馈激光器 (Utaka K.,Akiba S.,Sakai K.,et al.,λ/4-shifted InGaAsP/InP DFB lasers[J] .如antum Electronics,IE邸 Journal of ,1986,22(7) :1042-1051.):另一种是均匀光栅， 两端面分别锻高反膜和增透膜的分布反馈激光器（Razeghi Μ.，Blondeau R.，Krakowski M.,et al.Low-threshold distributed feedback lasers fabricated on material grown completely by LP-M0CVD[J].Quantum Electronics , IEEE Journal of,1985,21 (6):507-511.)。
[0004] 传统λ/4相移分布反馈激光器是通过中屯、λ/4相移区引入的31相移，使得光栅布拉 格波长处满足相位条件成为激光器的激射模式波长。同时由于光栅的布拉格波长位于反射 谱峰值，获得的反射最强，所W位于布拉格波长处的模式具有比其他模式小得多的阔值增 益，因此该激光器能很好的单模工作，并具有高的边模抑制比。由于激射波长就是光栅的布 拉格波长，所W可W通过控制光栅的周期来控制激光器的激射波长，因此该方案能实现精 确的激射波长控制W及高的成品率，在需要高成品率和精确波长控制的情况下，比如说分 布反馈激光器的阵列，都无一例外的采用了 λ/4相移的分布反馈激光器进行集成 (Kobayashi W.,Kanazawa S.,0hno Τ.,et al.,Monolithically integrated directly modulated DFB laser array with MMI coupler for 100 GBASE-LR4application[C]// Optical Fiber Communication Conference . Optical Society of America ,2015: Tu3I. 2.)。如果需要实现200微米或更短的激光器腔长，一种比较好的方案是在传统λ/4相 移分布反馈激光器的两端集成无源的分布布拉格反射区（如，Simoyama T.，Matsuda Μ.， Okumura S.,et al.,50-Gbps direct modulation using 1.3-ym AlGalnAs MQW distribute-reflector 1曰sers[C]//Europe曰n Conference 曰nd Exhibition on Optical Communication.Optical Society of America,2012:P2.11.)。另一种是可W通过我们之 前的专利（【申请号】201510354846Χ)中加入反射区的分布反馈激光器结构来降低传统λ/4相 移分布反馈激光器的阔值和提高输出功率。总体来说采用λ/4相移进行选模的分布反馈激 光器采用了更复杂的光栅，增加了光栅制作的复杂性，并且相移区的存在会使得光子密度 高度聚集，在高注入电流下易引发空间烧孔效应，边模抑制比会发生急剧下降。
[0005] 如果采用均匀光栅，需要使用一端锻高反膜、另一端锻增透膜的方法使腔面反射 率非对称，扰动均匀光栅分布反馈激光器中存在的两个对称的模式结构，实现单模输出。并 且一端锻高反膜可W把阔值增益降低，在腔长为150微米的情况下可W实现超过30G化的直 调制带宽化obayashi W.,Tadoko;ro T.,Ito T.,et al.,Hi曲-speed operation at 50化/ s and 60-km SMF transmission with 1.3-μηι InGaAlAs-based DML[C]//Semiconductor Laser ConferenceQ化C)，20122：3rd IE邸 International.IE邸，2012:50-51.)，但激光器 的边模抑制比和成品率就会大大降低，无法实现多个激光器的集成。
[0006] 为解决上面的问题，现有的另一种实现短腔长的方式是在均匀光栅的分布反馈激 光器两端集成无源的分布反射区（Matsuda M,Uetake A,Simoyama T,et al.l.3-ym-Wavelength AlGalnAs Multiple-Quantum-Wel1 Semi-Insulating Buried-Heterostructure Distributed-Reflector Laser Arrays on Semi-Insulating InP Subs化ate[J].2015.)。运两个反射区不仅增强了整个激光器谐振腔的反馈因而能降低阔 值增益，同时仔细设计运两个反射区等效折射率，使得反射区与有源区的反射谱峰值波长 错位，使得均匀光栅中两个对称模式被破坏，最后得到单模输出激光器。但运样制作工艺变 得非常复杂，主要是两端无源波导的集成需要对接再生长技术，其技术难度大，工艺复杂。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提出一种分布反馈激光器，W克服上述不足。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提出的采用均匀光栅选模并实现短腔长的分布反 馈激光器，所述激光器包括有源区和反射区，所述有源区注入电流;所述反射区在激光器非 输出的一端;激光器输出的一端的端面锻有增透膜;所述有源区、反射区的光栅均为均匀分 布的分布反馈布拉格光栅，有源区、反射区的光栅周期相同，通过注入电流导致有源区和反 射区之间的有效折射率差进行选模。而不需要对有源区的折射率和光栅周期进行再设计。
[0009] 所述光栅为布拉格反射光栅，其周期Λ按照W下公式计算：
[0010]
[0011] 其中，m是光栅级数，λ是所述光栅所对应的布拉格波长，在该波长处光栅能产生最 高的反射，neff为波导的有效折射率。所述的光栅级数m=l。
[0012] 所述有源区长度可W小于等于200微米，实现短腔长的分布反馈激光器。
[0013] 所述的分布反馈激光器，所述的反射区与有源区的波导采用相同的忍层结构，反 射区的波导忍层同样为有源量子阱材料。反射区的量子阱材料可W被激光器自身的出光累 浦到透明状态，因而量子阱的吸收损耗可W减小到接近于零，最后波导的损耗即为有源区 波导的内部损耗，通常的损耗在20cnfi量级。
[0014] 所述分布反馈激光器，其反射区的长度可W根据所需的反射率进行自定义，长度 越长，反射率越高，最高反射率可达到80 % W上，主要受到波导内部损耗的限制。
[0015] 所述分布反馈激光器，其反射区的光栅禪合系数可W根据所需的反射率进行自定 义，禪合系数越大，反射率越高，同样反射率可根据禪合系数调节到80 % W上。
[0016] 所述分布反馈激光器，其反射区的外端面部分选择采用窗口区，或者带水平倾斜 的端面，或者是锻增透膜，或者是上述多种方法的结合，来减小反射。
[0017] 所述分布反馈激光器输出端锻增透膜，增透膜的反射率小于1%，W减小反射。
[0018] 所述输出端面可W增设一段与反射区相同的光栅，该段与有源区具有同样的波导 忍层结构。该段光栅可W提供额外的反射，所W总体上可W降低激光器的激射阔值，使得激 光器可W在有源区部分长度进一步减小的情况下工作。
[0019] 与现有的分布反馈激光器相比，本发明引入了具有布拉格光栅的反射区，该反射 区与有源区采用相同的波导忍层，在有源