一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法与流程

本发明涉及二极管制造，尤其涉及一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法。

背景技术：

1、单纵模半导体激光二极管是光纤通信的良好器件。通常，半导体激光二极管的单模特性是通过在激光器谐振腔下布置光栅形成分布式反馈（distributed feedback，dfb)激光器（见图1的（a），参考文档1）或者分布式bragg反射激光器（见图1中的（b），参考文档2）。 这两种激光器都需要复杂的制备工艺，包括在光栅上部做二次外延生长。复杂的工艺和动态的光栅反馈经常会降低单模良率。另一条工艺路线是将输出光与光纤光栅（fiberbrag grating，fbg）耦合，见图1中的（c），参考文档3。光纤光栅会将某特定波长反馈至激光器谐振腔，以此选定激光波长。但是，该工艺路线需要冗繁的光纤耦合工艺和极其稳定的封装过程。通常，这种类型的激光器件谐振腔都较长，故而不适合高速光通领域的应用。

2、现有技术中，通常使用的两种单纵模半导体激光二极管（dfb和dbr器件）的常规制造方式工艺复杂，单模良率低。采用光纤光栅的方式需要复杂的耦合工艺和稳定的封装过程，亦存在良率问题，且需要激光器件的谐振腔较长，故无法用于高速光通领域。法布里－珀罗（fabry-perot，fp）激光器结构简单技术成熟，但其输出是多纵模的，见图2中的（b）。因此，开发一种新的制造单模激光二极管的方法。

3、参考文档：

4、1.g.p. agrawal and n.k. dutta，《长波长半导体激光器件》，van nostrandreinhold, 1986. isbn: 0-442-20995-9，第七章，287 至332页。

5、2.g.p. agrawal and n.k. dutta，《长波长半导体激光器件》，van nostrandreinhold, 1986. isbn: 0-442-20995-9，第七章，321 至325页。

6、3.b. ventrudo and g. roger，《光纤光栅稳定的激光二极管》，美国专利号5715263，1998。

7、4.a. behfar等，《边发射刻蚀面激光器》，美国专利号0156059a1，2013。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括以下步骤：

4、s1：确定基于高折射率和低折射率两种介电材料的镀膜参数；所述镀膜参数包括每一个膜层的厚度（初始条件为该膜层材料的1/4波长光学厚度）；

5、s2：将上一步骤得到的镀膜参数输入计算机，计算的目标函数是带阻滤波器，通过计算机完成膜层的优化；实现将初始条件下带宽较宽的响应优化为带宽极窄的响应，得到所需的镀膜参数。

6、s3：在镀膜前对巴条腔面进行表面处理；

7、s4：采用带有氩气离子束的射频介电材料蒸镀设备，开启氩气离子束并通过光控的形式完成全部膜层系统的真空蒸镀。

8、进一步，所述步骤s1中镀膜参数包括材料的折射率、膜层序列以及各膜层的厚度。所述步骤s2中的膜层材料为五氧化二钽与二氧化硅，所述膜层材料蒸镀于谐振腔的后端面。

9、具体地，所述步骤s3中表面处理为：将排好bar条的工件浸入表面处理液中，表面处理液为盐酸与去离子水按体积比1：100配比；浸入时间为1分钟；取出后在去离子水下冲淋2分钟后经氮气吹干，随后放入充有氮气的干燥柜内常温干燥30分钟即可。

10、优选的，所述步骤s4中真空蒸镀具体参数为：偏置电压8kv，蒸镀五氧化二钽时的速率为20埃/秒，通入氧气流量为50sccm；蒸镀二氧化硅时的速率为15埃/秒。所述步骤s4中氩气离子束氩气流量为150sccm，电子枪功率为100w。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明是一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，与现有技术相比，本发明制造成本更低，良率更高，mdc还兼具fbg的功能而无需复杂的光纤耦合和长谐振腔，可以降低后续的封装成本，激发波长的温度依赖性比典型的dfb或dbr激光器要低一个数量级，对于高密度波分复用应用极其重要，具有推广应用的价值。

技术特征：

1.一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于：所述步骤s1中镀膜参数包括材料的折射率、膜层序列以及各膜层的厚度。

3.根据权利要求1所述的利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于：所述步骤s2中的膜层材料为五氧化二钽与二氧化硅，所述膜层材料蒸镀于谐振腔的后端面。

4.根据权利要求1所述的利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于：所述步骤s3中表面处理为：将排好bar条的工件浸入表面处理液中，表面处理液为盐酸与去离子水按体积比1：100配比；浸入时间为1分钟；取出后在去离子水下冲淋2分钟后经氮气吹干，随后放入充有氮气的干燥柜内常温干燥30分钟。

5.根据权利要求1所述的利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于：所述步骤s4中真空蒸镀具体参数为：偏置电压8kv，蒸镀五氧化二钽时的速率为20埃/秒，通入氧气流量为50sccm；蒸镀二氧化硅时的速率为15埃/秒。

6.根据权利要求1所述的利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，其特征在于：所述步骤s4中氩气离子束氩气流量为150sccm，电子枪功率为100w。

技术总结
本发明公开了一种利用窄带宽反射器制造单模激光二极管的方法，确定基于高折射率和低折射率两种介电材料的镀膜参数；将得到的镀膜参数输入计算机，计算的目标函数是带阻滤波器，通过计算机完成膜层的优化；在镀膜前对巴条腔面进行表面处理；采用带有氩气离子束的射频介电材料蒸镀设备，开启氩气离子束并通过光控的形式完成全部膜层系统的真空蒸镀。与现有技术相比，本发明制造成本更低，良率更高，MDC还兼具FBG的功能而无需复杂的光纤耦合和长谐振腔，可以降低后续的封装成本，激发波长的温度依赖性比典型的DFB或DBR激光器要低一个数量级，对于高密度波分复用应用极其重要，具有推广应用的价值。

技术研发人员：杨军
受保护的技术使用者：上海三菲半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15