2013-7-23 17:38

光迅有源芯片光栅技术

分布反馈式激光器(DFB-LD)是现代光通信系统中的核心发射光电子器件。相对于F-P型激光器而言,目前光迅有源芯片所采用的DFB 激光器模式主要的优点在于它具有单纵模运转的优点,在光纤中传输色散小,更适用于长距离高速光纤通信系统中的光源。而单纵模输出的机制是由外延片有源波导层中的Bragg光栅所提供的,这种反射结构是一种反馈式的反射结构,造就了DFB-LD的选频特性。

图一 DFB-LD与F-P LD的模式选择机制区别

光迅有源芯片所采用的DFB-LD激光器通常使用脊型波导结构。当电流由上电极经由脊波导流过有源层时,有源层中的载流子复合,在脊波导中产生光增益。光模式经由周期性波纹结构提供了相反行进的两种光波的相互耦合,耦合的程度由周期性调制的调制深度决定。而最终的激光激射波长,完全由光栅的周期Λ决定。分布式反馈光栅尺寸与激光器激射波长满足布拉格条件:

2λ=m*Λ/n   m=0,1,2……

以光迅拥有的1490nm 激光器为例,DFB 激光器的光栅周期大约为232nm,工艺制作图形的最小分辨率要求大约为nm级别。因此,高精度可重复的光栅制作工艺是DFB-LD中的一个关键制造技术。通过多年的技术探索和创新,目前光迅已经掌握了相关的制作工艺。并在此基础上,在光栅区域中心位置引入一个λ/4相移,与均匀光栅相比,此结构的光栅可以实现完全的单纵模传输,避免均匀光栅结构会产生的双模振荡以及跳模现象,大大提高了激光器的光谱特性。

图二 通过SEM和AFM观察到的光栅形貌

光迅通常采用的几种工艺方法包括全息干涉光刻技术、纳米压印技术和电子束曝光技术。

光迅的激光全息光刻技术(Holographic interference lithography)是一种基于相干光干涉效应的无掩模版光刻技术。通过使用多束激光在晶片表面重迭发生的干涉效应,产生各种由光亮区和暗区构成的干涉图形。这些图形以重复周期排列,图形的最小线宽可达波长的几分之一,能形成在任意表面。光迅激光全息光刻技术的使用,避免了常规光刻中晶面的平整度和表面形貌对光刻质量的影响。与此同时,由于系统中没有掩模版和成象透镜,象场尺寸仅与使用激光束尺寸有关,所以能够加工大面积图形。

光迅采用的另一种纳米压印光刻(Nanoimprint Lithography, NIL)则是将预先制备好的带有纳米图案的模板压入旋涂在基片上的抗蚀剂薄膜,然后移去压印模板,将模板上的纳米图案转移到基底表面的抗蚀剂上。完成压印过程之后,根据需要可用干法刻蚀将图案继续刻蚀转移到基片上或用剥离技术获得与抗蚀剂上图案相对应的金属图案。

电子束曝光(E-Beam Lithography)技术刚是直接将会聚的电子束斑打在表面涂有光刻胶的衬底上直接刻写所需光栅,不需要光学光刻工艺中最昂贵和制备费时的掩模。

来源:C114中国通信网

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本评论 更新于:2025-12-17 14:58:00
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