專利名稱：用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是涉及一種用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法，特別涉及利用基于級聯(lián)電吸收調(diào)制器(EAM)與分布反饋半導體激光器(DFB-LD)單片集成芯片同時實現(xiàn)產(chǎn)生超短光脈沖、調(diào)制信號的功能。
背景技術(shù)：
光時分復用(OTDM)是克服光、電器件瓶頸，實現(xiàn)超高速光纖通信的有效途徑之一。高重復率超短光脈沖源是實現(xiàn)光孤子通信和OTDM光通信必不可少的核心器件。分布反饋半導體激光器/級聯(lián)電吸收調(diào)制器組合光源具有簡單的單一正弦電信號驅(qū)動、輸出波形接近孤子脈沖(sech2)、高速、低啁啾、插入損耗小、可電調(diào)諧等優(yōu)點而得到廣泛關注。同時，OTDM光通信系統(tǒng)的發(fā)射光源還需要以高重復率超短光脈沖為載波對傳輸信號進行編碼、調(diào)制。目前的OTDM系統(tǒng)發(fā)射器都采用分離器件來實現(xiàn)產(chǎn)生超短光脈沖與信號編碼的功能，導致功率損耗大、設備體積龐大、成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一種基于級聯(lián)EAM與DFB-LD集成芯片同時實現(xiàn)產(chǎn)生超短光脈沖、調(diào)制信號功能的新型器件。該新型器件大大降低了OTDM系統(tǒng)發(fā)射器的功率損耗、制作成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本發(fā)明一種用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(1)選擇一磷化銦襯底；(2)在磷化銦襯底上采用在一次選擇區(qū)域外延生長法制作多量子阱有源區(qū)；(3)在多量子阱有源區(qū)的上面，靠近有源區(qū)的一端的三分之一制作光柵；(4)在多量子阱有源區(qū)和光柵上生長光限制層；(5)在光限制層生長電接觸層；(6)在電接觸層上制作P面電極；(7)采用濕法化學腐蝕法在P面電極上縱向腐蝕出兩條電隔離溝，該兩條電隔離溝的中間為第一電吸收調(diào)制器、一側(cè)為第二電吸收調(diào)制器、另一側(cè)為分布反饋激光器；(8)在整個管芯的底部蒸鍍N面電極；(9)在整個管芯的一端蒸鍍抗反射膜，另一端蒸鍍高反射膜，完成管芯的制作；(10)將上述管芯燒結(jié)在一銅質(zhì)熱沉上，完成整個器件的制作。
其中多量子阱有源區(qū)的材料為銦鎵砷磷材料，厚度為80-100nm。
其中做在多量子阱有源區(qū)上的光柵的周期為240nm。
其中該銅質(zhì)熱沉為導電、散熱性能良好的銅質(zhì)熱沉。
其中該銅質(zhì)熱沉底面接地。
其中所述的銅質(zhì)熱沉的阻抗與測試系統(tǒng)的阻抗相匹配。


為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具體事例對本發(fā)明作進一步的描述，其中圖1是DFB-LD與級聯(lián)EAM單片集成管芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是DFB-LD與級聯(lián)EAM單片集成管芯與熱沉燒結(jié)示意圖；圖3是EAM1產(chǎn)生超短光脈沖的原理示意圖；圖4是級聯(lián)EAM與DFB-LD單片集成芯片同時實現(xiàn)產(chǎn)生超短光脈沖、調(diào)制信號功能的測試系統(tǒng)示意圖。
具體實施方案請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明一種用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法，包括如下步驟(1)選擇一磷化銦襯底10；(2)在磷化銦襯底10上采用在一次選擇區(qū)域外延生長法制作多量子阱有源區(qū)11，該多量子阱有源區(qū)11的材料為銦鎵砷磷材料，厚度為80-100nm；(3)在多量子阱有源區(qū)11的上面，靠近有源區(qū)11的一端的三分之一制作光柵12，作在多量子阱有源區(qū)11上的光柵12的周期為240nm；(4)在多量子阱有源區(qū)11和光柵12上生長光限制層13；(5)在光限制層13生長電接觸層14；(6)在電接觸層14上制作P面電極15；(7)采用濕法化學腐蝕法在P面電極15上縱向腐蝕出兩條電隔離溝16，該兩條電隔離溝16的中間為第一電吸收調(diào)制器1、一側(cè)為第二電吸收調(diào)制器2、另一側(cè)為分布反饋激光器3；(8)在整個管芯的底部蒸鍍N面電極19；(9)在整個管芯的一端蒸鍍抗反射膜17，另一端蒸鍍高反射膜18，完成管芯的制作；(10)將上述管芯燒結(jié)在一銅質(zhì)熱沉20上，該銅質(zhì)熱沉20為導電、散熱性能良好的銅質(zhì)熱沉，該銅質(zhì)熱沉20底面接地，該熱沉20的阻抗與測試系統(tǒng)的阻抗相匹配，完成整個器件的制作。
實施例如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明一用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，包括步驟如下1)本方法采用選擇區(qū)域外延生長法(SAG)將DFB-LD3與級聯(lián)第一、第二EAM1、2在磷化銦(InP)襯底上單片集成，本征銦鎵砷磷(InPaAsP)多量子阱有源區(qū)厚度為80-100nm，光柵做在有源區(qū)上的上波導層，周期為240nm。DFB-LD3與第一、第二級聯(lián)EAM1、2的多量子阱有源區(qū)均在一次SAG外延生長中完成，這樣的器件結(jié)構(gòu)設計可以保證各個器件間不至于因為對接不準而出現(xiàn)光場泄漏的現(xiàn)象，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、性能更加穩(wěn)定。集成器件結(jié)構(gòu)如圖1所示；2)將DFB-LD3與級聯(lián)第一、第二級聯(lián)EAM1、2單片集成器件芯片燒結(jié)在導電、散熱性能良好的熱沉上，并從DFB-LD3、第一、第二EAM1、2壓焊上金絲，引出電極，以方便測試中加載驅(qū)動電流、偏置電壓和高頻正弦電信號，集成器件芯片燒結(jié)示意圖如圖2所示，在本發(fā)明中采用的是導電、導熱性能優(yōu)良的銅質(zhì)熱沉，熱沉底面接地。本燒結(jié)方式簡單、可靠，對管芯性能無不良影響；3)將高頻正弦電信號通過射頻同軸連接器加載到EAM1上，本方法主要基于EAM的高非線性透過率特性的光開關技術(shù)，在外加反向偏置電壓下，EAM透過率產(chǎn)生非線性響應，并且在高頻正弦電信號的共同作用下，即可得到超短光脈沖。EAM1產(chǎn)生超短光脈沖的原理示意圖如圖3所示；光從DFB-LD進入EAM1，由于EAM1的高非線性透過率特性滿足如下方程I＝I0exp{-(V/V0)n}式中，I是經(jīng)過EAM1調(diào)制后的輸出光強度；I0是從DFB-LD輸出的、進入EAM1的光強度；V是加載在EAM1上的反向偏壓；V0是當EAM1的消光效率為1/e時加在EAM1上的反向偏壓；n是常數(shù)，對于多量子阱結(jié)構(gòu)的EAM，n為1-4；4)將由碼型發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)制信號輸入至第二級射頻同軸連接器，加載到EAM2上，在外加反向偏置電壓作用下，調(diào)制信號即可加載到由EAM1產(chǎn)生的超短光脈沖載波上。將加載了調(diào)制信號的超短光脈沖輸入高頻數(shù)字取樣示波器即可對調(diào)制信號進行解碼。級聯(lián)EAM1、2與DFB-LD單片集成芯片同時實現(xiàn)產(chǎn)生超短光脈沖、調(diào)制信號功能的測試系統(tǒng)示意圖如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(1)選擇一磷化銦襯底；(2)在磷化銦襯底上采用在一次選擇區(qū)域外延生長法制作多量子阱有源區(qū)；(3)在多量子阱有源區(qū)的上面，靠近有源區(qū)的一端的三分之一制作光柵；(4)在多量子阱有源區(qū)和光柵上生長光限制層；(5)在光限制層生長電接觸層；(6)在電接觸層上制作P面電極；(7)采用濕法化學腐蝕法在P面電極上縱向腐蝕出兩條電隔離溝，該兩條電隔離溝的中間為第一電吸收調(diào)制器、一側(cè)為第二電吸收調(diào)制器、另一側(cè)為分布反饋激光器；(8)在整個管芯的底部蒸鍍N面電極；(9)在整個管芯的一端蒸鍍抗反射膜，另一端蒸鍍高反射膜，完成管芯的制作；(10)將上述管芯燒結(jié)在一銅質(zhì)熱沉上，完成整個器件的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，其特征在于，其中多量子阱有源區(qū)的材料為銦鎵砷磷材料，厚度為80-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，其特征在于，其中做在多量子阱有源區(qū)上的光柵的周期為240nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，其特征在于，其中該銅質(zhì)熱沉為導電、散熱性能良好的銅質(zhì)熱沉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，其特征在于，其中該銅質(zhì)熱沉底面接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器，其特征在于，其中所述的銅質(zhì)熱沉的阻抗與測試系統(tǒng)的阻抗相匹配。
全文摘要
一種用于光時分復用系統(tǒng)的單片集成光發(fā)射器的制作方法，包括如下步驟選擇一磷化銦襯底；在磷化銦襯底上采用在一次選擇區(qū)域外延生長法制作多量子阱有源區(qū)；在多量子阱有源區(qū)的上面，靠近有源區(qū)的一端的三分之一制作光柵；在多量子阱有源區(qū)和光柵上生長光限制層；在光限制層生長電接觸層；在電接觸層上制作P面電極；采用濕法化學腐蝕法在P面電極上縱向腐蝕出兩條電隔離溝，該兩條電隔離溝的中間為第一電吸收調(diào)制器、一側(cè)為第二電吸收調(diào)制器、另一側(cè)為分布反饋激光器；在整個管芯的底部蒸鍍N面電極；在整個管芯的一端蒸鍍抗反射膜，另一端蒸鍍高反射膜，完成管芯的制作；將上述管芯燒結(jié)在一銅質(zhì)熱沉上，完成整個器件的制作。
文檔編號H04B10/02GK1905297SQ20051001226
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者趙謙, 潘教青, 張靖, 王圩 申請人:中國科學院半導體研究所