本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光放大器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體光放大器由有源區(qū)和無(wú)源區(qū)構(gòu)成，有源區(qū)為增益區(qū)，使用半導(dǎo)體材料制作，半導(dǎo)體光放大器的原理主要取決于有源層的介質(zhì)特性和激光腔的特性。具體的，在入射光子的作用下，有源區(qū)受激輻射產(chǎn)生光放大。近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體光放大器有一系列優(yōu)勢(shì)，如功耗低，波長(zhǎng)靈活性大，尺寸小，重量輕，電光轉(zhuǎn)換效率高以及便于與其他半導(dǎo)體光電子器件單片集成等。目前，自由空間光通信、人眼安全激光測(cè)距和成像、取樣用低抖動(dòng)鎖膜激光器等領(lǐng)域都急需1.55μm波段飽和輸出功率超過(guò)1w的半導(dǎo)體光放大器。

然而，傳統(tǒng)單模的脊形波導(dǎo)半導(dǎo)體光放大器的尺寸小，有源區(qū)光限制因子大，限制其輸出功率約為100mw，而且小的模式尺寸需要用透鏡來(lái)匹配輸入輸出單模光纖，增加了封裝的復(fù)雜性。為了增加半導(dǎo)體光放大器的飽和輸出功率，需要增加模式體積，降低微分增益，減小載流子壽命，降低波導(dǎo)損耗，通過(guò)優(yōu)化有源區(qū)結(jié)構(gòu)減少光場(chǎng)限制因子。因此，現(xiàn)有技術(shù)中又提出將半導(dǎo)體光放大器做成錐形放大區(qū)，通過(guò)增加有源區(qū)寬度來(lái)獲得高飽和輸出功率，但是這種結(jié)構(gòu)會(huì)寄生出高階模式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單模，而且其光斑模式依然難以與單模光纖尺寸相匹配。

因此，如何研制出高飽和輸出功率、大尺寸單模光斑、高光束質(zhì)量，且制造工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低的半導(dǎo)體光放大器是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器，具有高飽和輸出功率、大尺寸單模光斑、高光束質(zhì)量，且制造工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器，包括有源層，以及分別生長(zhǎng)于所述有源層上表面和下表面的上波導(dǎo)層和下波導(dǎo)層，所述有源層的折射率與所述上波導(dǎo)層或者所述下波導(dǎo)層的折射率的差值小于或者等于閾值，使得基模強(qiáng)光場(chǎng)從所述有源層擴(kuò)散至所述上波導(dǎo)層以及所述下波導(dǎo)層。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述閾值的范圍為0-3％。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述有源層包括：

無(wú)摻雜勢(shì)阱與無(wú)摻雜勢(shì)壘周期性交錯(cuò)生長(zhǎng)構(gòu)成的多量子阱；

生長(zhǎng)于所述多量子阱上表面以及下表面的無(wú)摻雜邊界層。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述無(wú)摻雜邊界層的厚度范圍為5nm-50nm。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

波導(dǎo)上包層，包括生長(zhǎng)于所述上波導(dǎo)層上表面的p型摻雜上限制層，以及生長(zhǎng)于所述上限制層上表面的p型摻雜上緩沖層，所述p型摻雜上緩沖層的折射率小于或者等于所述p型摻雜上限制層的折射率。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

波導(dǎo)下包層，包括生長(zhǎng)于所述下波導(dǎo)層下表面的n型摻雜下限制層，以及生長(zhǎng)于所述下限制層下表面的n型摻雜下緩沖層，所述n型摻雜下緩沖層的折射率小于或者等于所述n型摻雜下限制層的折射率。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

設(shè)置于所述波導(dǎo)上包層上表面以及p面金屬上電極下表面之間的p型重?fù)诫s的電極接觸層。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

覆蓋于由所述上波導(dǎo)層構(gòu)成的平面區(qū)域的上表面，以及所述波導(dǎo)上包層以及所述電極接觸層部分構(gòu)成的脊形區(qū)域上表面的絕緣層，所述絕緣層的厚度范圍為100nm-300nm。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

設(shè)置于所述波導(dǎo)下包層下表面的n型高摻雜襯底，以及設(shè)置于所述n型高摻雜襯底下表面的n面金屬下電極。

優(yōu)選的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，前后端面鍍有反射率小于0.01％的增透膜。

本發(fā)明所提供一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器，包括有源層，以及分別生長(zhǎng)于所述有源層上表面和下表面的上波導(dǎo)層和下波導(dǎo)層，所述有源層的折射率與所述上波導(dǎo)層或者所述下波導(dǎo)層的折射率的差值小于或者等于閾值，使得基模強(qiáng)光場(chǎng)從所述有源層擴(kuò)散至所述上波導(dǎo)層以及所述下波導(dǎo)層。由于有源區(qū)與波導(dǎo)區(qū)折射率之差對(duì)光場(chǎng)具有限制作用，并影響光場(chǎng)分布，因此，通過(guò)限制有源層的折射率與所述上波導(dǎo)層或者所述下波導(dǎo)層的折射率的差值在閾值內(nèi)，使得有源層的光場(chǎng)限制因子的大小得到限制，形成弱波導(dǎo)，基模強(qiáng)光場(chǎng)由原來(lái)的有源層擴(kuò)散至下波導(dǎo)層，形成大尺寸基模光斑，同時(shí)提高了飽和輸出功率和光束質(zhì)量，具有工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的n-n′剖視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的m-m′剖視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的不同的有源層與波導(dǎo)層折射率差下的脊形波導(dǎo)單模條件；

圖5(a)為本發(fā)明實(shí)施例所提供的有源層與波導(dǎo)層折射率差為9％的基模光場(chǎng)分布；

圖5(b)為本發(fā)明實(shí)施例所提供的有源層與波導(dǎo)層折射率差為1％時(shí)的基模光場(chǎng)分布。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1、2和3所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的n-n′剖視圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的m-m′剖視圖。

在一種具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器，包括有源層4b，以及分別生長(zhǎng)于所述有源層4b上表面和下表面的上波導(dǎo)層4c和下波導(dǎo)層4a，所述有源層4b的折射率與所述上波導(dǎo)層4c或者所述下波導(dǎo)層4a的折射率的差值小于或者等于閾值，使得基模強(qiáng)光場(chǎng)分布從所述有源層4b擴(kuò)散至所述上波導(dǎo)層4c以及所述下波導(dǎo)層4a。

具體的，如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)為：由下至上依次為n面金屬下電極1、襯底2、波導(dǎo)下包層3、波導(dǎo)芯層4、波導(dǎo)上包層5、電極接觸層6、絕緣層7和p面金屬上電極8；n面金屬下電極1生長(zhǎng)在減薄的襯底2背面，實(shí)現(xiàn)與襯底2的電連接，p面金屬上電極8生長(zhǎng)在p型電極接觸層6和絕緣層7上面，并形成p面電流注入窗口9，實(shí)現(xiàn)與p型電極接觸層6的電連接；波導(dǎo)芯層4位于波導(dǎo)上包層5與波導(dǎo)下包層3之間，包括下波導(dǎo)層4a、有源層4b和上波導(dǎo)層4c，依次生長(zhǎng)在波導(dǎo)下包層3上；波導(dǎo)上包層5包括上限制層5a和上緩沖層5b，依次生長(zhǎng)在有源層4b上；波導(dǎo)下包層3包括下緩沖層3a和下限制層3b，依次生長(zhǎng)在襯底2上。

如圖2和3所示，波導(dǎo)芯層4：下波導(dǎo)層4a的厚度為h2，其有效折射率為n2，有源層4b的厚度為h3，其有效折射率為n1eff，上波導(dǎo)層4c的厚度為h4，其有效折射率為n3；波導(dǎo)下包層3：波導(dǎo)下包層3的厚度為h1，下限制層3b的有效折射率為n41，下緩沖層3a的有效折射率為n42；波導(dǎo)上包層5：上限制層5a和上緩沖層5b厚度分別為h5和h6，有效折射率分別為n51和n52。上述結(jié)構(gòu)均由一次外延生長(zhǎng)完成，整個(gè)結(jié)構(gòu)的腔長(zhǎng)為l，采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(icp)技術(shù)刻蝕臺(tái)面，得到平面區(qū)和脊形區(qū)，外延片刻蝕深度為hetch，刻蝕波導(dǎo)條寬為wrib，然后采用等離子體化學(xué)氣相沉積(pecvd)技術(shù)沉積一層絕緣層7，采用磁控濺射系統(tǒng)制備p面金屬電極，在p面金屬電極與波導(dǎo)上包層5之間設(shè)置電極接觸層6，厚度為h7，之后進(jìn)行二次光刻、顯影、刻蝕形成p面電流窗口，p面電流注入窗口9的寬度為wwindow，經(jīng)過(guò)襯底2減薄、拋光，襯底2的背面制備n面金屬電極、合金，完成整個(gè)器件制備工藝。

脊形半導(dǎo)體光放大器分為平板區(qū)和脊形區(qū)，從光波導(dǎo)模式理論和耦合模理論分析，在各層材料一定的情況下，所支持的模式數(shù)量只與下波導(dǎo)層4a的厚度h2、有源層4b的厚度h3、上波導(dǎo)層4c的厚度h4、外延片的刻蝕深度hetch和波導(dǎo)寬度wrib有關(guān)。采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(icp)技術(shù)刻蝕臺(tái)面，平板區(qū)類似一個(gè)模式濾波器，當(dāng)高階模式耦合到連續(xù)平板模式時(shí)，會(huì)從平板區(qū)兩端輻射掉，達(dá)到濾除高階模的作用，因此，通過(guò)控制脊形波導(dǎo)寬度wrib和深度hetch，得到光放大器脊形波導(dǎo)單模條件，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)有源區(qū)光場(chǎng)限制因子和基模模式光斑尺寸。本實(shí)施例通過(guò)控制所述有源層4b的折射率與所述上波導(dǎo)層4c或者所述下波導(dǎo)層4a的折射率的差值在閾值范圍內(nèi)，閾值較小，使得有源區(qū)光場(chǎng)限制因子較小，形成弱波導(dǎo)，使得基模強(qiáng)光場(chǎng)穿透深度增加，從所述有源層4b擴(kuò)散至所述所述下波導(dǎo)層4a。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述下波導(dǎo)層4a的厚度h2大于上波導(dǎo)層4c的厚度h4，不僅有利于整個(gè)半導(dǎo)體光放大器倒裝焊接的散熱，還能防止強(qiáng)光場(chǎng)在上波導(dǎo)層4c的模式泄露。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述閾值的范圍為0-3％。

其中，有源層4b的折射率與所述上波導(dǎo)層4c或者所述下波導(dǎo)層4a的折射率的差值范圍在0-3％時(shí)，通過(guò)計(jì)算得到有源層4b光場(chǎng)限制因子會(huì)低于0.0327，當(dāng)折射率差降低到1％以下時(shí)，有源層4b光場(chǎng)限制因子會(huì)低于0.0157。有源層4b與波導(dǎo)層的折射率差在0-3％內(nèi)，使得基模強(qiáng)光場(chǎng)擴(kuò)散至上波導(dǎo)層4c以及下波導(dǎo)層4a，其單模尺寸完全可以與單模光纖光場(chǎng)模式尺寸相比擬，實(shí)現(xiàn)高飽和輸出功率、大尺寸單模光斑、高光束質(zhì)量的半導(dǎo)體光放大器。當(dāng)然，閾值范圍包括但不限于上述范圍，由于使用材料的不同，可能在上述范圍上下浮動(dòng)，均在保護(hù)范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述有源層4b包括：

無(wú)摻雜勢(shì)阱與無(wú)摻雜勢(shì)壘周期性交錯(cuò)生長(zhǎng)構(gòu)成的多量子阱；

生長(zhǎng)于所述多量子阱上表面以及下表面的無(wú)摻雜邊界層。

其中，有源層4b作為放大器的增益區(qū)，在電注入時(shí)提供足夠的光增益。本實(shí)施例中，有源層4b采用無(wú)摻雜勢(shì)阱與無(wú)摻雜勢(shì)壘周期性交錯(cuò)生長(zhǎng)構(gòu)成的多量子阱如ingaasp/inp的多量子阱結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，有源層4b包括但不限于上述材料構(gòu)成，還可以為其它p型材料交錯(cuò)生長(zhǎng)構(gòu)成，均在保護(hù)范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，所述無(wú)摻雜邊界層的厚度范圍為5nm-50nm。

其中，合理的邊界層厚度不僅能得到基模理想的弱光場(chǎng)限制因子，實(shí)現(xiàn)大尺寸基模弱波導(dǎo)，還能避免出現(xiàn)波導(dǎo)中含波導(dǎo)。無(wú)摻雜邊界層的厚度根據(jù)實(shí)際情況而定。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

波導(dǎo)上包層5，包括生長(zhǎng)于所述上波導(dǎo)層4c上表面的p型摻雜上限制層5a，以及生長(zhǎng)于所述上限制層5a上表面的p型摻雜上緩沖層5b，所述p型摻雜上緩沖層5b的折射率大于或者等于所述p型摻雜上限制層5a的折射率。

其中，本實(shí)施例中，上波導(dǎo)層4c采用inxgaaspy材料，上限制層5a可以由單一的p型摻雜材料構(gòu)成，也可以為兩種材料交替生長(zhǎng)的稀釋波導(dǎo)構(gòu)成，上緩沖層5b可以采用p型高摻雜材料。p型摻雜上緩沖層5b的折射率大于或者等于p型摻雜上限制層5a的折射率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)橫向模式的限制。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

波導(dǎo)下包層3，包括生長(zhǎng)于所述下波導(dǎo)層4a下表面的n型摻雜下限制層3b，以及生長(zhǎng)于所述下限制層3b下表面的n型摻雜下緩沖層3a，所述n型摻雜下緩沖層3a的折射率小于或者等于所述n型摻雜下限制層3b的折射率。

其中，下波導(dǎo)層4a可以為單一的n型摻雜材料，也可以為兩種材料交替生長(zhǎng)的稀釋波導(dǎo)，稀釋光波導(dǎo)通常由多層周期排列的非摻雜inp/ingaasp組合層堆疊而成。本實(shí)施方式中，下波導(dǎo)層4a采用與上波導(dǎo)層4c相同的材料inxgaaspy材料。

所述的下限制層3b是生長(zhǎng)在下緩沖層3a上的n型摻雜材料，通常采用與下緩沖層3a相同的材料，摻雜濃度漸變，可有效限制光場(chǎng)橫向模式擴(kuò)散。下緩沖層3a是生長(zhǎng)在襯底2上的n型高摻雜材料，通常采用與襯底2相同的材料，可修飾襯底2的缺陷，利于后續(xù)材料生長(zhǎng)。所述n型摻雜下緩沖層3a的折射率小于或者等于所述n型摻雜下限制層3b的折射率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)橫向模式的限制。

綜上所述，折射率滿足n1eff≥n2≈n3>n41≈n51≥n42≈n52，可實(shí)現(xiàn)基模強(qiáng)光場(chǎng)分布擴(kuò)散至下波導(dǎo)層4a，并對(duì)光場(chǎng)橫向模式的限制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高飽和輸出功率、大尺寸單模光斑、高光束質(zhì)量的半導(dǎo)體光放大器。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

設(shè)置于所述波導(dǎo)上包層5上表面以及p面金屬上電極8下表面之間的p型重?fù)诫s的電極接觸層6。

其中，電極接觸層6生長(zhǎng)在上緩沖層5b上，采用p型重?fù)诫s，利于歐姆接觸。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

覆蓋于由所述上波導(dǎo)層4c構(gòu)成的平面區(qū)域的上表面，以及所述波導(dǎo)上包層5以及所述電極接觸層6部分構(gòu)成的脊形區(qū)域上表面的絕緣層7，所述絕緣層7的厚度范圍為100nm-300nm。實(shí)際工藝常用200nm和300nm兩種厚度，避免漏電。

其中，采用等離子體化學(xué)氣相沉積(pecvd)技術(shù)沉積一層二氧化硅絕緣層7，它即可作為刻蝕部分的絕緣層7，也可作為脊形波導(dǎo)的低折射率包層限制光模式泄露。由于足夠厚的絕緣層7起到限制光場(chǎng)模式的作用，阻止光場(chǎng)向金屬層泄露，阻止脊形波導(dǎo)兩側(cè)的電流注入。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，還包括：

設(shè)置于所述波導(dǎo)下包層3下表面的n型高摻雜襯底2，以及設(shè)置于所述n型高摻雜襯底2下表面的n面金屬下電極1。

其中，襯底2可以為n型高摻雜的gaas、inp等材料，由晶格匹配原則可知，襯底2的選擇決定了外延芯片的激射波長(zhǎng)，本實(shí)施例主要采用n型高摻雜inp襯底2。金屬電極由多層金屬構(gòu)成，其中p面金屬上電極8一般采用ti-pt-au，n面金屬下電極1一般采用au-ge-ni。

進(jìn)一步的，在上述基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器中，前后端面鍍有反射率小于0.01％的增透膜10。

其中，前后端面指的是，在整個(gè)半導(dǎo)體放大器的兩端，即縱截面，鍍有反射率小于0.01％的增透膜10能夠最大限度降低輸入輸出的模式反射。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的不同的有源層4b與波導(dǎo)層折射率差下的脊形波導(dǎo)單模條件。

粗實(shí)線sm1_0％代表有源區(qū)與波導(dǎo)區(qū)折射率差為0時(shí)的單模邊界線，其下方區(qū)域表示當(dāng)刻蝕深度hetch與脊形波導(dǎo)寬度wrib的尺寸在此區(qū)域時(shí)，脊形波導(dǎo)為單模波導(dǎo)。同理，細(xì)實(shí)線sm2_1％、短折線sm3_2％、折點(diǎn)線sm4_3％、點(diǎn)線sm5_9％及其下方包含的區(qū)域分別代表有源區(qū)與波導(dǎo)區(qū)折射率差為1％、2％、3％和9％時(shí)的單模邊界線和單模區(qū)域。可以看出，隨著有源層4b與波導(dǎo)層折射率差的增大，刻蝕深度hetch與脊形波導(dǎo)寬度wrib能滿足單模條件的區(qū)域逐漸變小。為了滿足與單模光纖模式匹配，當(dāng)wrib＝6μm時(shí)，sm1_0％、sm2_1％、sm3_2％滿足單模條件，且允許的刻蝕深度hetch逐漸減小，綜合考慮工藝誤差等因素選擇sm2_1％，刻蝕深度hetch＝2.05μm。

圖5(a)為本發(fā)明實(shí)施例所提供的有源層4b與波導(dǎo)層折射率差為9％的基模光場(chǎng)分布；圖5(b)為本發(fā)明實(shí)施例所提供的有源層4b與波導(dǎo)層折射率差為1％時(shí)的基模光場(chǎng)分布。它們的下波導(dǎo)層4a遠(yuǎn)比上波導(dǎo)層4c厚，基模中心光場(chǎng)分布從有源層4b轉(zhuǎn)移到下波導(dǎo)層4a。

從圖5(a)可以看出，當(dāng)折射率差為9％時(shí)，波導(dǎo)層與有源層4b已經(jīng)形成以有源層4b為芯層、上波導(dǎo)層4c和下波導(dǎo)層4a為上下包層的波導(dǎo)，由于有源層4b光場(chǎng)限制因子很高，達(dá)到0.1243，這種強(qiáng)波導(dǎo)難以形成大尺寸的單模光場(chǎng)分布，箭頭所示的光場(chǎng)強(qiáng)度等高線區(qū)域包含86.5％光場(chǎng)強(qiáng)度。從圖5(b)可以看出，當(dāng)折射率差為1％時(shí)，上波導(dǎo)層4c和下波導(dǎo)層4a與有源層4b形成微弱的波導(dǎo)，光場(chǎng)重新分布，形成以上波導(dǎo)層4c、下波導(dǎo)層4a、有源層4b為芯層，波導(dǎo)上包層5、波導(dǎo)下包層3為上、下包層的脊形波導(dǎo)，此時(shí)有源層4b光場(chǎng)限制因子只有0.0157，由于下波導(dǎo)層4a遠(yuǎn)比上波導(dǎo)層4c厚，基模中心光場(chǎng)分布從有源層4b轉(zhuǎn)移到下波導(dǎo)層4a，箭頭所示的光場(chǎng)強(qiáng)度等高線區(qū)域同樣包含86.5％光場(chǎng)強(qiáng)度，可以看出，其模斑尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于折射率差為9％時(shí)的模班尺寸，完全可以與單模光纖光場(chǎng)模式尺寸相比擬。

本發(fā)明提供的基于脊形有源區(qū)弱波導(dǎo)的半導(dǎo)體光放大器，容易應(yīng)對(duì)無(wú)熱傳導(dǎo)時(shí)的熱功耗，有望實(shí)現(xiàn)大單模尺寸下高飽和輸出功率、高亮度、低損耗的光放大輸出，而且大的模式尺寸降低了腔面功率密度，可以實(shí)現(xiàn)與單模光纖高效率對(duì)接耦合。

說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。