一种激光芯片及光模块的制作方法

本申请涉及光通信，尤其涉及一种激光芯片及光模块。

背景技术：

1、在高速相干光通信领域，由于使用50ghz甚至更窄的信道宽度进行通信，所以对激光芯片产生光信号的线宽质量要求较高，如要求光信号的线宽尽可能小于100khz。

2、分布式布拉格反射(distributed bragg reflector,dbr)激光器具有窄线宽、波长可调谐范围大等特点，其应用范围越来越广泛。dbr激光器的无源波导层为半导体材料，该半导体材料具有导电的特性，因此激光器产生的光子会与该半导体材料发生光电相互作用，其机理在于光子的电磁场，会导致该半导体材料内的电子与空穴发生移动，从而将电磁场的能量转移至电子和空穴，即被dbr激光器的无源波导半导体材料吸收。

3、上述光电相互作用及光吸收效应的过程中会产生低频相位噪声，从而导致产生光信号的线宽出现一定程度地展宽，影响光信号的线宽质量。

技术实现思路

1、本申请提供了一种激光芯片及光模块，通过减少光电相互作用及光吸收效应，从而减小低频相位噪声，对线宽进行压窄。

2、本申请提供了一种激光芯片，包括：

3、衬底，表面包括第一分区、第二分区及第三分区，所述第二分区与所述第三分区分别设于所述第一分区的两侧；

4、增益区，设于所述第一分区的表面，所述增益区沿所述第一分区的表面从下至上依次包括：刻蚀停止层、下限制层、有源层、上限制层、间隔层、接触层；所述增益区用于产生增益光；

5、第一光栅区，设于所述第二分区的表面，所述第一光栅区沿所述第二分区的表面从下至上依次包括：波导层、光栅层、间隔层、接触层，其中，所述波导层及所述光栅层均包括第一掺杂区域，所述第一掺杂区域中具有掺杂物质，所述第一掺杂区域用于通过所述掺杂物质消耗所述第一光栅区内部的自由载流子；

6、第二光栅区，设于所述第三分区的表面，所述第二光栅区沿所述第三分区的表面从下至上依次包括：波导层、光栅层、间隔层、接触层，其中，所述波导层及所述光栅层均包括第二掺杂区域，所述第二掺杂区域中具有掺杂物质，所述第二掺杂区域用于通过所述掺杂物质消耗所述第二光栅区内部的自由载流子。

7、本申请提供的激光芯片及光模块中，激光芯片包括衬底、增益区、第一光栅区及第二光栅区。衬底表面包括第一分区、第二分区及第三分区，第二分区与第三分区分别设于第一分区的两侧，增益区设于第一分区的表面，第一光栅区设于第二分区的表面，第二光栅区设于第三分区的额表面，则第一光栅区与第二光栅区分别设于增益区的两侧。增益区用于产生增益光，第一光栅区及第二光栅区用于对激光的波长进行调谐。第一光栅区沿第二分区的表面从下至上依次包括：波导层、光栅层、间隔层、接触层，其中，波导层及光栅层均包括第一掺杂区域，第一掺杂区域中具有掺杂物质。第二光栅区沿第三分区的表面从下至上依次包括：波导层、光栅层、间隔层、接触层，其中，波导层及光栅层均包括第二掺杂区域，第二掺杂区域中具有掺杂物质。第一光栅区及第二光栅区内部分别含有自身的自由载流子，由于第一光栅区及第二光栅区分别位于增益区的两侧，第一光栅区及第二光栅区的光场分布较强，增益区产生的增益光传输至第一光栅区及第二光栅区时，增益光子与第一光栅区、第二光栅区内部的自由载流子会发生光电作用，影响线宽，本申请通过分别在第一光栅区及第二光栅区添加掺杂物质，掺杂物质可以消耗载流子，从而降低自由载流子的浓度，自由载流子的寿命正比于自由载流子的浓度，因此在添加掺杂物质时自由载流子寿命比较小，从而减少自由载流子与增益光子的相互作用及光吸收效应，减小低频相位噪声，从而对线宽进行压窄；同时，当第一光栅区及第二光栅区内的自由载流子浓度降低时，第一光栅区及第二光栅区中的半导体材料电阻率变大，导电性能降低，形成半绝缘特性，从而减少载流子与光子的相互作用及光吸收效应，进一步减小低频相位噪声，从而压窄线宽，以满足光信号线宽质量要求。

技术特征：

1.一种激光芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述增益区与所述第一光栅区之间设有相位区，所述相位区用于对所述增益光的波长进行调谐；所述相位区包括第三掺杂区域，所述第三掺杂区域中具有掺杂物质，所述第三掺杂区域用于通过所述掺杂物质消耗所述自由载流子。

3.根据权利要求2所述的激光芯片，其特征在于，所述衬底表面还包括第四分区；

4.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述第一光栅区的波导层下方形成有第一挖空区域；

5.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述第一光栅区的波导层下方形成有第一挖空区域；所述第二光栅区的波导层下方形成有第二挖空区域；

6.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述第一光栅区的接触层上方还形成有加热层，所述加热层的上方还形成有保护层，所述第一光栅区的波导层下方形成有第一挖空区域，所述第一挖空区域使得所述加热层传递的热量集中于所述光栅层及所述波导层内；

7.根据权利要求3所述的激光芯片，其特征在于，所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域、所述第三掺杂区域中的所述掺杂物质包括掺铁。

8.根据权利要求3所述的激光芯片，其特征在于，所述第一掺杂区域、所述第二掺杂区域、所述第三掺杂区域中的所述掺杂物质包括掺钌。

9.一种光模块，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的光模块，其特征在于，所述相干光组件包括光调制芯片，所述光调制芯片为硅光芯片或薄膜铌酸锂芯片。

技术总结
本申请提供的激光芯片及光模块中，激光芯片包括增益区、第一光栅区及第二光栅区，第一光栅区及第二光栅区分别位于增益区的两侧，增益区用于产生增益光。第一光栅区包括第一掺杂区域，第一掺杂区域中具有掺杂物质；第二光栅区包括第二掺杂区域，第二掺杂区域中具有掺杂物质，掺杂物质可消耗第一光栅区及第二光栅区内部的自由载流子，从而降低自由载流子浓度，载流子寿命正比于载流子浓度，从而减少自由载流子与传输到第一光栅区及第二光栅区的增益光子之间的相互作用及光吸收效应，减小低频相位噪声，从而对线宽进行压窄；同时，当载流子浓度降低时，第一光栅区及第二光栅区导电性能降低，进一步减少载流子与光子的相互作用及光吸收效应。

技术研发人员：李俣,陈宏民
受保护的技术使用者：青岛海信宽带多媒体技术有限公司
技术研发日：20230825
技术公布日：2024/3/31