本申請涉及光通信技術領域，特別涉及一種激光芯片。本申請同時還特別涉及一種激光芯片的制作方法。

背景技術：

激光芯片是光纖通訊、數據傳輸的關鍵部件。激光芯片在實際使用時，需要監(jiān)控輸出功率，以保證傳輸信號眼圖質量。

邊發(fā)射激光芯片是光纖通訊、數據傳輸的關鍵部件。由于光釬傳輸低損耗、低色散需要，通訊用半導體激光芯片以激射波長為1.3-1，55微米的磷化銦基激光芯片為主流產品。該激光芯片有掩埋(buriedheterostucture，bh)、脊波導(ridgewaveguide，rw)兩種。其中，分布反饋激光芯片(distributedfeedbackbrag，dfb)因為其單縱模特性，傳輸距離更遠，應用更為廣泛。

dfb激光芯片制作過程非常復雜。以bh結構為例，主要流程是：生長量子阱有源區(qū)；在量子阱上面制作光柵，提供波長選擇功能；光柵層上的再生長；用半絕緣的二氧化硅、或者氮化硅做保護膜，刻蝕出有源區(qū)臺面；在刻蝕出來的臺面兩側生長反向pn結，提供電流阻擋；刻蝕掉保護膜層，再次生長包層和接觸層；淀積表面保護層、制作金屬電極、減薄、淀積背面電極；解理、鍍膜、測試、挑選、封裝。

然而，在上述dfb半導體激光器中，其光柵的一個周期通常較小(約為200μm)，而芯片切割時的誤差在5～20μm，所以導致光柵的最后一個周期(最靠近激光器腔面的一個周期)切割位置是不可控的，造成光柵末端相位的隨機性。但是，激光器內兩個模增益差又受光柵末端相位的影響。因此，上述光柵末端相位的隨機變化，會導致激光器內兩個模的增益差不穩(wěn)定，最終影響dfb半導體激光器的單縱模良率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種分布反饋半導體激光芯片及其制備方法、光模塊，以解決dfb半導體激光芯片中光柵末端相位的不可控，所造成的dfb半導體激光器的單縱模良率低的問題。

為了達到以上目的，本發(fā)明實施例提供了一種激光芯片，包括基板，設于基板上的第一有源區(qū)和第二有源區(qū)；設于第一有源區(qū)上的第一光柵，第一有源區(qū)發(fā)出的光在第一光柵處發(fā)生布拉格反射；設于第二有源區(qū)上的第二光柵，第二有源區(qū)發(fā)出的光在第二光柵處發(fā)生布拉格反射；第一光柵與第二光柵不平行設置，解理后具有不同的端面相位。

本發(fā)明實施例還提供了一種激光芯片的制作方法，包括生長量子阱有源區(qū)；在量子阱上面制作光柵，相鄰兩個光柵不平行設置；刻蝕以形成周期性排布的脊波導陣列，脊波導中包括有源區(qū)及光柵；以相鄰兩個脊波導為一組單元對脊波導陣列進行解離。

本發(fā)明實施例還提供了一種光模塊，包括上述激光芯片。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例所提出的技術方案的有益技術效果包括：

本發(fā)明實施例提供的技術方案中，第一有源區(qū)及第一光柵形成第一發(fā)光單元，第二有源區(qū)及第二光柵形成第二發(fā)光單元，第一光柵與第二光柵不平行設置，解理后具有不同的端面相位，使得第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元具有不同的單模抑制比smsr以及良率，激光芯片可以篩選性能更優(yōu)越的發(fā)光單元。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術中半導體激光芯片的表面結構示意圖；

圖2為激光芯片端面相位示意圖；

圖3為本申請具體實施例中提出的一種激光芯片的示意圖；

圖4為本申請具體實施例中提出的一種激光芯片的相位分布示意圖；

圖5為相位與單模抑制比關系圖；

圖6為本發(fā)明實施例所提出的傾斜雙波導dfb激光芯片的表面圖；

圖7為本發(fā)明實施例所提出的一種激光芯片的剖面圖；

圖8本發(fā)明實施例所提出的一種激光芯片另一剖面圖。

具體實施方式

如背景技術，現(xiàn)有的dfb激光芯片的單模良率，受端面相位的影響非常大，而現(xiàn)有的dfb激光芯片設計中，單模幾率都受限于初始相位選擇，導致單模良率無法提高，生產成本無法降低。

本發(fā)明實施例提出了一種激光芯片設計，在現(xiàn)有一個激光芯片的尺寸上制作兩個發(fā)光單元，每個發(fā)光單元均可以獨立工作，只有每個發(fā)光單元都不良，才會認為激光芯片不良，此外還可以從兩個發(fā)光單元中篩選一個性能更優(yōu)的用于實際使用。這種設計不僅降低了激光芯片不良的概率，也為提高激光芯片性能提供了可能。

將上述設計思路應用于現(xiàn)有的激光芯片制作工藝中，由于芯片制作工藝的限制，制作出的芯片一致性較高，沒有明顯發(fā)揮上述設計思路的優(yōu)勢。

本發(fā)明實施例提供的一種激光芯片，包括基板；設于基板上的第一有源區(qū)和第二有源區(qū)；設于第一有源區(qū)上的第一光柵，第一有源區(qū)發(fā)出的光在第一光柵處發(fā)生布拉格反射；設于第二有源區(qū)上的第二光柵，第二有源區(qū)發(fā)出的光在第二光柵處發(fā)生布拉格反射；第一光柵與第二光柵不平行設置，解理后具有不同的端面相位。

在實際生產制作中，由于誤差的存在，絕對的平行是不存在的，但不能以由于誤差造成的不平行方案等同于本發(fā)明方案。本發(fā)明實施例提供的方案，其設計目的就是制作不平行的方案，而現(xiàn)有技術中，其設計目的是制作平行的方案，而且本發(fā)明實施例意圖通過不平行設計改變發(fā)光單元的波長，對波長的改變要足夠大，大到可以改變激光芯片的良率，這種質的變化并非由誤差帶來的不平行能夠實現(xiàn)。

在描述本申請的激光芯片具體結構之前，首先對激光芯片的工作原理進行介紹。dfb激光芯片的波長取決于光柵周期和有源區(qū)以及周圍材料的有效折射率。波長正比于有效折射率與光柵周期。當激光芯片波導與光柵反射方向形成角度，波長就會增長。dfb激光芯片的單模良率取決于波長以及光柵反射強度、末端相位。如果適當設計兩個激光芯片的波長差，在相同的末端相位和光柵反射強度下，單模良率會得到提升。

因此，本發(fā)明實施例提出了一種激光芯片，第一光柵與第二光柵不平行設置，將第一發(fā)光單元與第二發(fā)光單元進行對比，激光芯片波導與光柵反射方向形成夾角，進而形成波長差。

在具體的應用場景中，為了激光芯片的設計便捷，和結構標準，第二dfb激光芯片的波導寬度等于第一dfb激光芯片有源區(qū)的寬度。

在本申請的優(yōu)選實施例中，兩個激光芯片有源區(qū)都采用了相同的制作材料，不需要多次生長不同器件有源區(qū)，降低了制作成本。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例所提出的技術方案的有益技術效果包括：

第一光柵與第二光柵不平行設置，解理后具有不同的端面相位，激光芯片波導與光柵反射方向形成夾角，進而形成波長差，使兩個發(fā)光單元由于相位差而具有不同的單模幾率，總有一個處于單模幾率更大的位置。從而，在挑選管芯時，便可以挑選性能更優(yōu)越的dfb激光芯片封裝，使dfb激光芯片的單模良率得到提高，降低dfb激光芯片的生產成本。

下面將結合本申請中的附圖，對本申請中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本申請的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術中半導體激光芯片的表面結構示意圖。包括激光芯片有源區(qū)1、電極2、前、后出光面。光柵在有源區(qū)上方，提供波長選擇機制。由于光柵末端解理或者切割位置不可控，激光芯片的單縱模良率受端面相位影響很大。一般來說，單縱模良率理論上可以達到50％左右。實際制作中，該良率在30-40％之間。

如圖2所示，為激光芯片端面相位示意圖，在有源區(qū)1上方形成光柵3。p為光柵周期，δ是最后一個周期的切割位置，即末端相位。末端相位是解理時形成的。在芯片解理過程中，解理位置無法達到理論上的絕對精度，解理位置存在誤差，這使得最終的末端相位不可精確控制。

如圖3所示，為本申請具體實施例中提出的一種激光芯片的示意圖。激光芯片中包括發(fā)光單元a和發(fā)光單元b中，將發(fā)光單元b特意設計成一個角度β。與現(xiàn)有技術相比，現(xiàn)有技術中發(fā)光單元a與發(fā)光單元b設置的結構形同。本申請中，該傾斜角度引入后，周期、相位同時在變，相對而言，發(fā)光單元a沒有改變。這就使得發(fā)光單元a與發(fā)光單元b之間形成差距明顯的發(fā)光特性。

優(yōu)選的，第一光柵與第二光柵形成的夾角范圍為4°至12°。

本領域技術人員可以顯而易見的了解，激光芯片的波長取決于光柵周期、以及有源區(qū)量子阱的折射率。λ＝2nλ。∧是光柵周期，n是激光芯片的有效折射率。

在不考慮光柵對準誤差的理想情況下，發(fā)光單元a的波長為：

λa＝2nλa。

而發(fā)光單元b，由于引入角度β，波長變?yōu)椋?/p>

λb＝2nλb＝2nλa/cosβ。

如果考慮光柵制作工藝對準誤差不為零，圖3中發(fā)光單元b的波長如上式所示，但同時，相位也與a出現(xiàn)變化。

如圖4所示，為本申請具體實施例中提出的一種激光芯片的相位分布示意圖。由于發(fā)光單元b的傾斜角β，發(fā)光單元a的相位fa與發(fā)光單元b的相位fb不同，從而發(fā)光單元a與發(fā)光單元b具有的波長不同，發(fā)光單元b單模曲線隨相位變化的統(tǒng)計良率，與發(fā)光單元a有很大不同。

本發(fā)明實施例所提出的技術方案的優(yōu)勢在于，單模抑制比smsr良率可以在發(fā)光單元a和發(fā)光單元b中的較優(yōu)者選擇，這樣，良率就得到很大改善。

圖5所示，為相位與單模抑制比關系圖。如圖5所示，以波長203nm及波長205.03nm為例，說明不同相位對單模抑制比的影響。

在相位0-80度，smsr曲線上，波長203＞波長205.03；80-180度，波長205.03＞＝波長203；180-270度，兩波長均低于35db及格線；300-360度，波長205.03＞波長203。

如果只是一個波長203激光器，smsr良率只能在0-1800區(qū)選擇，粗略估計，良率在50％左右。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于，smsr良率可以在波長203和波長205.03中的較優(yōu)者選擇，這樣，良率就變成67％。

如圖6所示，為本發(fā)明實施例所提出的傾斜雙波導dfb激光芯片的表面圖。如圖6所示，采用芯片生長工藝制作激光芯片，在晶圓上形成發(fā)光單元a與發(fā)光單元b的陣列，將一個發(fā)光單元a和一個發(fā)光單元b作為一組，以組為單位對晶圓解理從而切割出單個的激光芯片。

如圖7和圖8所示，為本發(fā)明實施例所提出的一種激光芯片的剖面圖。發(fā)光單元b傾斜角度在3-12度即可，使波長變換1納米至20納米，良率都有明顯提升。圖8中，臺面兩側的反向pn結用于限制電流從有源區(qū)通過。

圖8中，隔離槽用于減小激光芯片反向漏電流、減小寄生電容。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例所提出的技術方案的有益技術效果包括：

本發(fā)明實施例提供了一種激光芯片，通過設計激光芯片中所包括的兩個dfb激光芯片之間的波導夾角，實現(xiàn)兩個dfb激光芯片通過該夾角形成波長差，使兩個dfb激光芯片由于相位差而具有不同的單模幾率，總有一個處于單模幾率更大的位置。從而，在挑選管芯時，便可以挑選性能更優(yōu)越的dfb激光芯片封裝，使dfb激光芯片的單模良率得到提高，降低dfb激光芯片的生產成本。

相應的，本申請?zhí)岢隽艘环N激光芯片的制作方法，該制作方法包括以下步驟：

生長量子阱有源區(qū)；

在量子阱上面制作光柵，相鄰兩個光柵不平行設置；

刻蝕以形成周期性排布的脊波導陣列，脊波導中包括有源區(qū)及光柵；

以相鄰兩個脊波導為一組單元對脊波導陣列進行解離。

激光芯片采用的結構一般為脊波導和掩埋結構波導，其中脊波導激光芯片一般采用aigainas量子阱。掩埋結構波導的特點是金屬有機氣相沉積(mocvd)多次生長，激光芯片有源區(qū)一般采用ingaasp量子阱材料，二者的優(yōu)劣點各不相同，在具體的應用場景中，可以根據實際需要來進行選擇。

在具體的應用場景中，為了激光芯片的設計便捷，和結構標準，第二dfb激光芯片的波導寬度等于第一dfb激光芯片有源區(qū)的寬度。

優(yōu)選的，第一dfb激光芯片與第二dfb激光芯片采用脊波導或掩埋結構。

在本申請的優(yōu)選實施例中，兩個激光芯片有源區(qū)都采用了相同的制作材料，不需要多次生長不同器件有源區(qū)，降低了制作成本。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例所提出的技術方案的有益技術效果包括：

本發(fā)明實施例提供了一種激光芯片的制作方法，通過設計激光芯片中所包括的兩個dfb激光芯片之間的波導夾角，實現(xiàn)兩個dfb激光芯片通過該夾角形成波長差，使兩個dfb激光芯片由于相位差而具有不同的單模幾率，總有一個處于單模幾率更大的位置。從而，在挑選管芯時，便可以挑選性能更優(yōu)越的dfb激光芯片封裝，使dfb激光芯片的單模良率得到提高，降低dfb激光芯片的生產成本。

本發(fā)明實施例提供一種光模塊，包括上述激光芯片。

本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本申請所必須的。

本領域技術人員可以理解實施中的裝置中的模塊可以按照實施描述進行分布于實施的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施的一個或多個裝置中。上述實施的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。

上述本申請序號僅僅為了描述，不代表實施的優(yōu)劣。

以上公開的僅為本申請的幾個具體實施范例，但是，本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本申請的保護范圍。