型波導層和P型包層的折射率;進一步優(yōu)選的，η型波導層的折射率略小于量子阱的折射率，這樣模式將下移，發(fā)光中心在波導處，而不是集中到有源區(qū)。
[0035]優(yōu)選的，所述光放大器可以與其它半導體器件耦合(包括但不限于激光器、探測器，調(diào)制器)集成，可達到大輸出功率的效果。
[0036]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的闡述說明。
[0037]【具體實施方式】一:
[0038]請參閱圖1所示，本發(fā)明提出的一種雙溝寬脊型半導體光放大器(應波長1.55μπι)，該結(jié)構(gòu)包括:
[0039]一襯底12，該襯底為矩形，其材料為η-ΙηΡ半導體材料；
[0040]-η電極11，該電極為大面積電極，該電極與襯底相連為Au-Ge-Ni金屬材料:
[0041]-上層結(jié)構(gòu)，該上層結(jié)構(gòu)制作在襯底上，其上層結(jié)構(gòu)包括:
[0042]—諧振腔，該諧振腔為腔面傾角5°的平行四邊形；
[0043]—輸出波導為脊型波導21，該脊型為雙溝限制結(jié)構(gòu)；
[0044]-P電極層19，該層在歐姆接觸層17上；
[0045]-電隔離層18，在脊型波導的兩側(cè)；
[0046]-P型歐姆接觸層17，該層生長在包層上，其摻雜濃度為119Cnf3;
[0047]-P型包層16，該層生長在有源區(qū)量子阱層上，該層采用階梯漸變P摻雜的InP材料，其摻雜濃度從1017cm—3_1018cm—3 ；
[0048]-有源區(qū)量子阱層15，該層生長在N型波導層上；
[0049]-η型波導層14，該層生長在buffer層之上該層采用階梯漸變η摻雜的GaInAsP材料，其摻雜濃度從1018cm—3-5xl016cm—3;
[0050]-緩沖層(buffer)13生長在襯底上。
[0051]其中脊型波導21輸出的光為單模結(jié)構(gòu)。
[0052]為了減小光內(nèi)部損耗，其中η型波導層14的厚度大于P型包層16的厚度，波導層和包層選用不同的材料，波導層14的折射率大于包層16的折射率。
[0053]其中波導層14的折射率小于量子阱15的折射率。
[0054]其中有源區(qū)量子阱層15為非故意摻雜阱為壓應變，皇位張應變，由4個量子阱構(gòu)成；
[0055]其中，η型波導層14的折射率略小于量子阱的折射率;P型包層16的折射率小于量子講的折射率。
[0056]半導體光放大器外延片生長采用以下步驟:用MOCVD方法，1、在η型InP襯底12上首先生長1-2μπι的的InP緩沖層13，2、然后生長4-5μπι的η型InGaAsP波導層14，3、然后再生長3-5個波長1.55μπι的量子阱15，4、接著生長1-2μπι的P型包層16，5、最后生長歐姆接觸層18，完成外延片的生長。
[0057]器件制作具體工藝，用上述外延片，首先在上面生長300nm的掩膜材料(Si02)，光刻出傾角5°的雙溝條形，為保持側(cè)墻垂直于水平襯底，采用干法和濕法輻射蝕相結(jié)合的方法將外延片腐蝕到波導層，深刻蝕2-3μπι，腐蝕形成圖1脊形波導，使得脊型的寬度等于波導的厚度，在掩模下重新生長SOOnm的電隔離層17(如S12),在脊形波導上開電極窗口，然后生長金屬T1-Pt-Au電極材料19。
[0058]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種雙溝寬脊型半導體光放大器，包括襯底以及生長其上的外延層，外延層上部包括η型波導層、η型波導層上部的有源區(qū)量子阱層、有源區(qū)量子阱層上部的P型包層和歐姆接觸層，其特征在于: 在所述歐姆接觸層部分區(qū)域垂直向下刻蝕至η型波導層中，形成雙溝限制的脊型結(jié)構(gòu)，所述雙溝為兩條互相平行的溝槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，所述襯底為矩形襯底，所述溝槽在襯底上的投影為平行四邊形且與所述矩形之間的傾角為1-10°。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，所述傾角為5°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，所述脊型結(jié)構(gòu)的寬度與所述脊型波導的厚度近似相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，所述η型波導層厚度為4μηι以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，所述有源量子阱層的折射率大于所述η型波導層和P型包層的折射率。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙溝寬脊型半導體光放大器，其特征在于，光放大器使用的波長為 1.55μπι。8.權(quán)利要求1-7任意一項所述光放大器與激光器、探測器或調(diào)制器的集成應用。9.一種雙溝寬脊型半導體光放大器的制備方法，包括以下步驟: 在襯底上生長含波導層的多層外延層，制成外延片； 在上述外延片上光刻出傾角1-10°的雙溝條形，將外延片腐蝕到波導層，形成脊形波導，使得脊型的寬度等于波導的厚度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙溝寬脊型半導體光放大器的制備方法，其特征在于，為保持側(cè)墻垂直于水平襯底，采用干法和濕法腐蝕相結(jié)合的方法制備脊型波導。
【專利摘要】一種雙溝寬脊型半導體光放大器，包括襯底以及生長其上的外延層，外延層上部包括n型波導層、n型波導層上部的有源區(qū)量子阱層、有源區(qū)量子阱層上部的p型包層和歐姆接觸層，其中所述歐姆接觸層部分區(qū)域垂直向下刻蝕至n型波導層中，形成雙溝限制的脊型結(jié)構(gòu)，所述雙溝為兩條互相平行的溝槽。脊型結(jié)構(gòu)的寬度與所述脊型波導的厚度近似相等。本發(fā)明采用波導耦合的方式，用平面波導做濾波器，實現(xiàn)了大模式體積下的單模輸出，提高了輸出功率，同時也提高了耦合效率。
【IPC分類】H01S5/343
【公開號】CN105514801
【申請?zhí)枴緾N201610037070
【發(fā)明人】于麗娟, 劉建國, 祝寧華
【申請人】中國科學院半導體研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月20日