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CN104078842A - 光学器件以及光学模块 - Google Patents

光学器件以及光学模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学器件以及光学模块。该光学器件包括：布置在半导体衬底之上的有源层；布置在所述有源层之上的衍射光栅；部分地布置在所述衍射光栅之上的覆层；在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的端部分的侧表面旁边的至少一个第一埋料层；以及在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的中心部分的侧表面旁边的至少一个第二埋料层。所述至少一个第一埋料层的折射率与所述至少一个第二埋料层的折射率不同。

Description

光学器件以及光学模块
技术领域
本文中公开的实施方式涉及光学器件以及光学模块。
背景技术
集成有衍射光栅的脊波导光学器件的示例包括由化合物半导体形成的分布式反馈激光器（DFB）。近年来，已提出了对DFB激光器的激光器特性的改进，其中采用了使耦合系数能够在谐振器方向上进行分布的结构，所述耦合系数确定衍射光栅的反馈量。例如，已提出了对轴向上的烧孔的抑制和对高光学输出中的纵向模稳定性的改进，其中采用了使耦合系数能够以朝向谐振器中心变小的方式进行分布的结构。
为了抑制烧孔的发生，已提出了：朝向谐振器中心逐渐减小掩埋式衍射光栅的宽度或朝向谐振器中心逐渐增大掩埋式衍射光栅的宽度。而且，还提出了：朝向谐振器中心逐渐增大掩埋式衍射光栅的高度或朝向谐振器中心逐渐减小掩埋式衍射光栅的高度。
还提出了：通过采用耦合系数在谐振器中心处被增大且在两端处的耦合系数与中心处的耦合系数相比被减小的结构来获得主模与侧模之间的大阈值增益差或增益差。
在将驱动电极在谐振器方向上分成三部分并且使用调制中心电极的注入电流的DFB激光器作为FM调制光源的情况下，已提出了：通过增大谐振器的长度来减小谱线的宽度。
在这样的器件的实际生产中，在采用使耦合系数能够在谐振器方向上进行分布的结构的情况下，期望的是，使耦合系数被增大的区域与耦合系数被减小的区域之间的耦合系数差被增大，以便于改进器件特性。就是说，期望的是，增强耦合系数的反差。
然而，通过在InP衬底的表面上形成凹凸并用半导体层掩埋该凹凸来形成衍射光栅的情况下，为了使耦合系数被增大的区域与耦合系数被减小的区域之间的耦合系数差被增大，期望的是，指定衍射光栅的深度在耦合系数被减小的区域中非常小。
难于精确稳定地生产这样非常浅的衍射光栅。因此，耦合系数发生变化，使器件特性（这里是发射激光的阈值）波动，并且成品率不好。
例如，在改变掩埋式衍射光栅的深度的情况下，在耦合系数被最大化的区域中的衍射光栅的宽度以变为衍射光栅的周期的一半（占空比为50%）的方式来形成。在耦合系数较小的区域中，使衍射光栅的宽度大于上述宽度（占空比大于50%）或小于上述宽度（占空比小于50%）。然而，为了使耦合系数被增大的区域与耦合系数被减小的区域之间的耦合系数差增加，期望的是，使衍射光栅的宽度在耦合系数被减小的区域中非常大或非常小。
在使衍射光栅的宽度非常大的情况下，形成衍射光栅的掩模的开口部分非常窄，从而通过蚀刻来形成衍射光栅是困难的。另一方面，在使衍射光栅的宽度非常小的情况下，还使蚀刻掩模的宽度非常小，然而精确、稳定地生产具有例如几个百分比宽度的掩模是困难的。即使形成了具有非常小的宽度的衍射光栅，衍射光栅也可能在被掩埋时消失。因此，稳定地形成掩埋式衍射光栅是困难的并且成品率不好。
因此，本发明人提出了具有如下结构的光学器件：使衍射光栅的耦合系数能够在谐振器中进行分布，并且能够以高成品率使耦合系数被增大的区域与耦合系数被减小的区域之间的耦合系数差增加。
以下为参考文献：
[文献1]日本公开特许公报第8-255954号，
[文献2]日本专利第2966485号，
[文献3]国际公布小册子第WO2009/116152号，
[文献4]G.Morthier和其他人的"A New DFB-Laser Diode with ReducedSpatial Hole Burning",IEEE Photonics Technology Letter,vol.2,No.6,pp.388-390,June1990，
[文献5]M.Matsuda和其他人的"Reactively Ion EtchedNonuniform-Depth Grating for Advanced DFB Lasers",3rd InternationalConference on Indium Phosphide and Related Materials,TuF.4,April8-11,1991,以及
[文献6]S.Ogita和其他人的"FM Response of Narrow-Linewidth,Multielectrodeλ/4Shift DFB Laser",IEEE Photonics Technology Letters,vol.2,No.3,pp.165-166,March1990。
发明内容
根据本发明的方面，一种光学器件，包括：布置在半导体衬底之上的有源层、布置在所述有源层之上的衍射光栅、部分地布置在所述衍射光栅之上的覆层、在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的端部分的侧表面旁边的至少一个第一埋料层以及在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的中心部分的侧表面旁边的至少一个第二埋料层。所述至少一个第一埋料层的折射率与所述至少一个第二埋料层的折射率不同。
附图说明
图1是根据第一实施方式的光学器件的关键部分的透视图；
图2A和图2B是根据第一实施方式的光学器件的说明图；
图3是沟槽中的折射率与耦合系数的关系图；
图4是根据第二实施方式的光学器件的关键部分的透视图；
图5A和图5B是根据第二实施方式的光学器件的说明图；
图6A至图6C是根据第二实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图7A至图7C是根据第二实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图8A至图8C是根据第二实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图9A至图9C是根据第二实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图10A至图10C是根据第二实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图11是根据第三实施方式的光学器件的关键部分的透视图；
图12A和图12B是根据第三实施方式的光学器件的说明图；
图13A至图13C是根据第三实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图14A至图14C是根据第三实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图15A至图15C是根据第三实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图16A至图16C是根据第三实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图17A至图17C是根据第三实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图18是根据第四实施方式的光学器件的关键部分的透视图；
图19A和图19B是根据第四实施方式的光学器件的说明图；
图20是根据第五实施方式的光学模块的结构图；
图21是在普通光波导中的折射率不同的情况下的说明图；
图22是根据第六实施方式的光学器件的说明图；
图23是根据第七实施方式的光学器件的说明图；
图24A至图24C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图25A至图25C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图26A至图26C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图27A至图27C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图28A至图28C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；
图29A至图29C是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图；以及
图30A和图30B是根据第七实施方式的用于制造光学器件的方法的工艺图。
具体实施方式
下面将描述实施方式。在这方面，用相同的附图标记来表示相同的构件等，并且将不提供对相同构件的另外的说明。
第一实施方式
[光学器件]
将描述第一实施方式。本实施方式中的光学器件是脊波导光学器件，并且设置有在半导体衬底10上的有源层11、衍射光栅层12、半导体掩埋层13和覆层14，如图1和图2A所示。通过在衍射光栅层12的表面上形成凹凸并用半导体掩埋层13掩埋形成在表面上的凹凸而形成衍射光栅15。第一埋料层21和第二埋料层22布置在被布置成具有大厚度的覆层14的两个侧表面旁边。第一埋料层21布置在被布置成具有大厚度的覆层14的两个端部分的两个侧表面旁边，其中所述端部分与末端相距预定长度，并且第二埋料层22布置在覆层14的中心部分的两个侧表面旁边。在本实施方式中，指定第一埋料层21的折射率n1小于第二埋料层22的折射率n2，就是说，满足n2>n1。上电极31布置在被布置成具有大厚度的覆层14上，并且下电极32布置在半导体衬底10的背面上。在本实施方式中，半导体衬底10用作下覆层，并且在设置有覆层14的区域中的有源层11用作光波导。
因此，通过光波导进行传播的光的分布被吸引到被布置成具有大厚度的覆层14的在光波导的中心部分中的一侧而非在光波导的两端处的端部分中的一侧，使得耦合系数在光波导的中心部分高并且在两末端处的端部分中低，如图2B所示。因此，在使用根据本实施方式的光学器件作为FM调制光源的情况下，可以改进FM调制的效率等。
在本实施方式中，n-InP衬底用于半导体衬底10。有源层11是由GaInAsP等制成的MQW有源层。具有6nm厚度的阱层和具有10nm厚度的势垒层交替地布置，并且分四层的阱层按照使得发射波长为1.55μm的方式进行布置。构成衍射光栅15的衍射光栅层12和半导体掩埋层13的厚度是30nm，并且衍射光栅层12以使得合成波长为1.18μm的方式布置。覆层14由具有1.5μm的宽度的n-InP制成。第一埋料层21由具有约1.37的折射率n1的MgF2制成，并且第二埋料层22由具有约2.52的折射率n2的TiO2制成。
如图3所示，在使用具有约1.37的折射率n1的MgF2的情况下，耦合系数κ为18cm-1，并且在使用具有约2.52的折射率n2的TiO2的情况下，耦合系数κ为30.5cm-1，使得该耦合系数相差1.7的因子。因此，可以对应地增大光波导的中心部分中的耦合系数。
第二实施方式
[光学器件]
将描述第二实施方式。本实施方式中的光学器件是脊波导光学器件，并且设置有在半导体衬底110上的半导体掩埋层111、有源层112、第一覆层113和第二覆层114，如图4和图5A所示。通过在半导体衬底110的表面上形成凹凸并用半导体掩埋层111掩埋形成在表面上的凹凸而形成衍射光栅115。第一埋料层121和第二埋料层122布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的两个侧表面旁边。第一埋料层121布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的两末端附近的端部分的两个侧表面旁边，并且第二埋料层122布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的中心部分的两个侧表面旁边。在本实施方式中，指定第一埋料层121的折射率n1大于第二埋料层122的折射率n2，就是说，满足n2<n1。上电极131布置在被布置成具有大厚度的覆层114上，并且下电极132布置在半导体衬底110的背面上。在本实施方式中，半导体掩埋层111用作下覆层，并且在设置有第二覆层114的区域中的有源层112用作光波导。
因此，通过光波导进行传播的光的分布被吸引到被布置成具有大厚度的覆层114的在光波导的两末端处的端部分中的一侧而非在光波导的中心部分中的一侧，使得耦合系数在光波导的中心部分高并且在两末端处的端部分中低，如图5B所示。因此，在使用根据本实施方式的光学器件作为FM调制光源的情况下，可以改进FM调制的效率等。
在本实施方式中，n-InP衬底用于半导体衬底110。有源层112是由GaInAsP等制成的MQW有源层。具有6nm的厚度的阱层和具有10nm的厚度的势垒层交替地布置，并且分四层的阱层以使得发射波长为1.55μm的方式布置。第二覆层114由具有1.5μm的宽度的n-InP制成。第一埋料层121由具有约2.52的折射率n1的TiO2制成，并且第二埋料层122由具有约1.37的折射率n2的MgF2制成。在该实施方式中，第二覆层114可以称为覆层。
[用于制造光学器件的方法]
接下来，将参照图6A至图10C来对根据本实施方式的用于制造光学器件的方法进行描述。
最初，如图6A所示，通过金属有机物气相外延（MOVPE）方法在n型掺杂InP衬底150上形成具有1.25μm的合成波长和30nm的厚度的n型掺杂GaInAsP层151。之后，将电子束抗蚀剂（由ZEON公司生产的ZEP520）施加至所得到的n型掺杂GaInAsP层151的表面，并且通过电子束曝光方法形成用于形成衍射光栅的衍射光栅掩模152。
随后，如图6B所示，使用乙烷/氢混合气体来执行反应离子蚀刻（RIE），其中所得到的衍射光栅掩模152用作掩模。因此，具有1.25μm的合成波长和30nm的厚度的n型掺杂GaInAsP层151被穿透并且n型掺杂InP衬底150的表面被过蚀刻约15nm。
如图6C所示，剥离衍射光栅掩模152。以此方式形成衍射光栅153。在如此形成的衍射光栅153中，相位配置成在器件的谐振器中心处具有π弧度的相移。
如图7A所示，通过MOVPE在构成设置有衍射光栅153的表面的n型掺杂GaInAsP层151和n型掺杂InP衬底150上形成具有60nm厚度的n型掺杂InP层154。之后，通过MOVPE形成量子阱有源层155、具有150nm厚度的p型掺杂InP覆层156以及具有1.1μm的合成波长和20nm厚度的n型掺杂GaInAsP蚀刻停止层157。而且，通过MOVPE在n型掺杂GaInAsP蚀刻停止层157上形成具有1.5μm的厚度的P型掺杂InP覆层158和具有300nm的厚度的p型掺杂GaInAs接触层159。然后，通过化学气相沉积（CVD）方法在p型掺杂GaInAs接触层159上形成用于形成后续描述的蚀刻掩模的、具有400nm的厚度的SiO2层160。通过交替地堆叠具有6nm的厚度和1.0%的压缩应变量的无掺杂GaInAsP量子阱层和具有1.2μm的合成波长和10nm的厚度的无掺杂GaInAsP势垒层来形成量子阱有源层155。在本实施方式中，量子阱有源层155中的量子阱层的数目是四层，并且发射波长是1,550nm。尽管在附图中未示出，但是这些量子阱/势垒层夹在具有1.15μm的波长和20nm的厚度的无掺杂GaInAsP SCH层之间。
如图7B所示，尽管在附图中未示出，但是通过将光致抗蚀剂施加至SiO2层160并通过曝光装置引起曝光和显影来形成带状抗蚀剂图案。之后，通过湿法蚀刻去除在未设置有抗蚀剂图案的区域中的SiO2层160，从而由SiO2形成蚀刻掩模层160a。去除抗蚀剂图案。如此形成的蚀刻掩模层160a具有宽度为1.15μm的带形状，并且还设置有具有6μm的宽度的开口部分。
如图7C所示，通过组合使用干法蚀刻和湿法蚀刻来去除在未设置有蚀刻掩模层160a的区域中的p型掺杂InP覆层158和p型掺杂GaInAs接触层159。在p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层157处停止该蚀刻。以此方式，p型掺杂InP覆层158和p型掺杂GaInAs接触层159形成为具有1.5μm的宽度的脊带的形状。具有6μm的宽度的沟槽161形成在被形成为带形状的p型掺杂InP覆层158和p型掺杂GaInAs接触层159的两侧。
如图8A所示，用缓冲氢氟酸去除蚀刻掩模层160a，之后，通过等离子体CVD等形成具有20nm的厚度的SiN钝化膜162。
如图8B所示，形成具有开口部分163a的抗蚀剂图案163，该开口部分163a位于沟槽161中的待设置有后续描述的第一埋料层164的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至SiN钝化膜162并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第一埋料层164的区域中的开口部分163a的抗蚀剂图案163。如此形成的抗蚀剂图案163设置有在与沟槽161的端部分对应的两个端部分中的开口163a，该沟槽161的端部分从两个末端开始直到距该末端300μm，并且用抗蚀剂图案163填充沟槽的具有600μm的长度的中心部分。
如图8C所示，在设置有抗蚀剂图案163的表面上形成TiO2膜164a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图9A所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案163上的TiO2膜164a连同抗蚀剂图案163一起去除。以此方式，由沟槽中剩余的TiO2膜164a形成第一埋料层164。
如图9B所示，形成具有开口部分165a的抗蚀剂图案165，该开口部分165a位于待设置有后续描述的第二埋料层166的区域中，即在沟槽中的未设置有第一埋料层164的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至第一埋料层164和SiN钝化膜162等并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第二埋料层166的区域中的开口部分165a的抗蚀剂图案165。如此形成的抗蚀剂图案165设置有在中心部分中具有600μm的长度的开口165a。
如图9C所示，在设置有抗蚀剂图案165的表面上形成MgF2膜166a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图10A所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案165上的MgF2膜166a连同抗蚀剂图案165一起去除。因此，由沟槽中剩余的MgF2膜166a形成第二埋料层166。以此方式，在p型掺杂InP覆层158的两个侧表面旁边，由MgF2制成的、具有600μm的长度的第二埋料层166形成在中心部分中，并且由TiO2制成的、具有300μm的长度的第一埋料层164形成在与中心部分接触的两个端部分中。
如图10B所示，通过等离子体CVD等在第一埋料层164、第二埋料层166和SiN钝化膜162上形成具有600nm的厚度的SiN钝化膜167。
如图10C所示，必要时去除SiN钝化膜162和SiN钝化膜167以露出p型掺杂GaInAs接触层159，并且形成P电极171、172和173。在n型掺杂InP衬底150的背面上形成n电极174。另外，由在激光器的两个端表面上的单层或多层介电膜形成非反射涂覆膜（抗反射膜）181和182，以便生产根据本实施方式的光学器件。
在图6A至图10C中，n型掺杂InP衬底150对应于图4和图5A中的半导体衬底110，n型掺杂InP层154对应于半导体掩埋层111，并且量子阱有源层155对应于有源层112。p型掺杂InP覆层156对应于第一覆层113，p型掺杂InP覆层158对应于第二覆层114，p电极171、172和173对应于上电极131，并且n电极174对应于下电极132。第一埋料层164对应于第一埋料层121，并且第二埋料层166对应于第二埋料层122。
在根据本实施方式的光学器件中，在沟槽的两个端部分中用TiO2填充的第一埋料层164的归一化耦合系数κL为2。在沟槽的中心部分中用MgF2填充的第二埋料层166的归一化耦合系数κL为4。通过以使得两个端部分的长度相对于谐振器的全长的比例为0.25的方式，用TiO2填充沟槽来形成第一埋料层164。因此，纵模中的主模与侧模之间的标准化阈值增益差的值为1.4，并且是普通λ/4漂移DFB激光器的阈值增益差0.72的大约两倍，从而基本上增强了模式稳定性。因此，即使在使用用作光学器件的该半导体激光器作为MF调制光源或可调谐光源，并且改变用于驱动分三路的p电极171、172和173的中心电极172的电流值时，发射激光可以稳定地保持为单模而无模跳变。
除上述内容之外的内容与第一实施方式相同。
第三实施方式
[光学器件]
将描述第三实施方式。本实施方式中的光学器件设置有在半导体衬底10上的有源层11、衍射光栅层12、半导体掩埋层13和覆层14，如图11和图12A所示。通过在衍射光栅层12的表面上形成凹凸并用半导体掩埋层13掩埋形成在表面上的凹凸而形成衍射光栅15。第一埋料层221和第二埋料层222布置在被布置成具有大厚度的覆层14的两个侧表面旁边。第一埋料层221布置在被布置成具有大厚度的覆层14的两个端部分的两个侧表面旁边，其中所述端部分与末端相距预定长度，并且第二埋料层222布置在覆层14的中心部分的两个侧表面旁边。在本实施方式中，指定第一埋料层221的折射率n1大于第二埋料层222的折射率n2，就是说，满足n2<n1。上电极31布置在被布置成具有大厚度的覆层14上，并且下电极32布置在半导体衬底10的背面上。在本实施方式中，半导体衬底10用作下覆层，并且在设置有覆层14的区域中的有源层11用作光波导。
因此，通过光波导进行传播的光的分布被吸引到被布置成具有大厚度的覆层14的在光波导的两末端处的端部分中的一侧而非在光波导的中心部分中的一侧，使得耦合系数在光波导的中心部分低并且在两末端处的端部分中高，如图12B所示。因此，在使用根据本实施方式的光学器件作为半导体激光器的情况下，例如，即使在增大驱动电流时也可以抑制烧孔。
在本实施方式中，n-InP衬底用于半导体衬底10。有源层11是由GaInAsP等制成的MQW有源层。具有6nm的厚度的阱层和具有10nm的厚度的势垒层交替地布置，并且分四层的阱层以使得发射波长为1.55μm的方式布置。构成衍射光栅15的衍射光栅层12和半导体掩埋层13的厚度是30nm，并且衍射光栅层12以使得合成波长为1.18μm的方式布置。覆层14由具有1.5μm的宽度的n-InP制成。第一埋料层221由具有约2.52的折射率n1的TiO2制成，并且第二埋料层222由具有约1.37的折射率n2的MgF2制成。
[用于制造光学器件的方法]
接下来，将参照图13A至图17C来描述根据本实施方式的用于制造光学器件的方法。
最初，如图13A所示，通过金属有机物气相外延（MOVPE）方法在n型掺杂InP衬底250上形成具有1.2μm的合成波长和60nm的厚度的n型掺杂GaInAsP层252和量子阱有源层251。之后，将电子束抗蚀剂（由ZEON公司生产的ZEP520）施加至所得到的n型掺杂GaInAsP层252的表面，并且通过电子束曝光方法形成用于形成衍射光栅的衍射光栅掩模253。通过交替地堆叠具有6nm的厚度和1.0%的压缩应变量的无掺杂GaInAsP量子阱层和具有1.2μm的合成波长和10nm的厚度的无掺杂GaInAsP势垒层来形成量子阱有源层251。在本实施方式中，量子阱有源层251中的量子阱层的数目是四层，并且发射波长是1,550nm。尽管在附图中未示出，但是这些量子阱/势垒层夹在具有1.15μm的波长和20nm的厚度的无掺杂GaInAsP SCH层之间。
随后，如图13B所示，使用乙烷/氢混合气体来执行反应离子蚀刻（RIE），其中所得到的衍射光栅掩模253用作掩模。因此，在未设置有衍射光栅掩模253的区域中的n型掺杂GaInAsP层252被去除30nm的深度。
如图13C所示，剥离衍射光栅掩模253。以此方式，在n型掺杂GaInAsP层252的表面上形成衍射光栅254。在如此形成的衍射光栅254中，相位配置成在器件的谐振器中心处具有π弧度的相移。在本实施方式中，在表面上设置有衍射光栅254的n型掺杂GaInAsP层252可以称为衍射光栅层。
如图14A所示，在设置有衍射光栅254的n型掺杂GaInAsP层252上形成p型掺杂InP层255，并且在p型掺杂InP层255上形成p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层256。通过MOVPE形成p型掺杂InP层255和p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层256。所得到的p型掺杂InP层255具有150nm的厚度，并且p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层256具有1.1μm的合成波长和20nm的厚度。而且，通过MOVPE在p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层256上形成具有1.5μm的厚度的P型掺杂InP覆层257和具有300nm的厚度的p型掺杂GaInAs接触层258。之后，通过化学气相沉积（CVD）方法在p型掺杂GaInAs接触层258上形成用于形成后续描述的蚀刻掩模的、具有400nm的厚度的SiO2层259。
如图14B所示，尽管在附图中未示出，但是通过将光致抗蚀剂施加至SiO2层259并通过曝光装置引起曝光和显影来形成带状抗蚀剂图案。之后，通过湿法蚀刻去除在未设置有抗蚀剂图案的区域中的SiO2层259，以便由SiO2形成蚀刻掩模层259a。去除抗蚀剂图案。如此形成的蚀刻掩模层259a具有宽度为1.15μm的带的形状，并且还设置有具有6μm的宽度的开口部分。
如图14C所示，通过组合使用干法蚀刻和湿法蚀刻来去除在未设置有蚀刻掩模层259a的区域中的p型掺杂InP覆层257和p型掺杂GaInAs接触层258。在p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层256处停止该蚀刻。以此方式，p型掺杂InP覆层257和p型掺杂GaInAs接触层258形成为具有1.5μm的宽度的脊带的形状。具有6μm的宽度的沟槽260形成在被形成为带形状的p型掺杂InP覆层257和p型掺杂GaInAs接触层258的两侧。
如图15A所示，用缓冲氢氟酸去除蚀刻掩模层259a，之后，通过等离子体CVD等形成具有20nm的厚度的SiN钝化膜261。
如图15B所示，形成具有开口部分262a的抗蚀剂图案262，该开口部分262a位于沟槽260中的待设置有后续描述的第二埋料层263的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至SiN钝化膜261并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第二埋料层263的区域中的开口部分262a的抗蚀剂图案262。如此形成的抗蚀剂图案262设置有在沟槽260的具有750μm的长度的中心部分中的开口262a，并且与沟槽260的端部分对应的两个端部分用抗蚀剂图案262填充，该沟槽260的端部分从两个末端开始直到距该末端325μm。
如图15C所示，在设置有抗蚀剂图案262的表面上形成MgF2膜263a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图16A所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案262上的MgF2膜263a连同抗蚀剂图案262一起去除。以此方式，由沟槽中剩余的MgF2膜263a形成第二埋料层263。
如图16B所示，形成具有开口部分264a的抗蚀剂图案264，该开口部分264a位于待设置有第一埋料层265的区域中，即沟槽中的未设置有第二埋料层263的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至第二埋料层263和SiN钝化膜261等并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第一埋料层265的区域中的开口部分264a的抗蚀剂图案264。如此形成的抗蚀剂图案264设置有在两个端部分中的具有325μm的长度的开口264a。
如图16C所示，在设置有抗蚀剂图案264的表面上形成TiO2膜265a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图17A所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案264上的TiO2膜265a连同抗蚀剂图案264一起去除。因此，由沟槽中剩余的TiO2膜265a形成第一埋料层265。以此方式，在p型掺杂InP覆层257的两个侧表面旁边，由MgF2制成的具有600μm的长度的第二埋料层263形成在中心部分中，并且由TiO2制成的具有300μm的长度的第一埋料层265形成在与中心部分接触的两个端部分中。
如图17B所示，通过等离子体CVD等在第一埋料层265、第二埋料层263和SiN钝化膜261上形成具有600nm的厚度的SiN钝化膜266。
如图17C所示，必要时去除SiN钝化膜261和SiN钝化膜266以露出p型掺杂GaInAs接触层258，并且形成P电极267。在n型掺杂InP衬底250的背面上形成n电极268。另外，由在激光器的两个端表面上的单层或多层介电膜形成非反射涂覆膜（抗反射膜）281和282，以便生产根据本实施方式的光学器件。
在图13A至图17C中，n型掺杂InP衬底250对应于图11和图12A中的半导体衬底10，量子阱有源层251对应于有源层11，并且n型掺杂GaInAsP层252对应于衍射光栅层12。p型掺杂InP层255对应于半导体掩埋层13，p型掺杂InP覆层257对应于覆层14，p电极267对应于上电极31，并且n电极268对应于下电极32。第一埋料层265对应于第一埋料层221，并且第二埋料层263对应于第二埋料层222。
在根据本实施方式的光学器件中，在沟槽的两个端部分中的填充有TiO2的第一埋料层265的归一化耦合系数κL为1.5。在沟槽的中心部分中的填充有MgF2的第二埋料层263的归一化耦合系数κL为3。通过以使得两个端部分的长度相对于谐振器的全长的比例为0.25的方式用TiO2填充沟槽来形成第一埋料265。因此，光沿着谐振器的分布比普通激光器的分布平坦，从而，即使在增大驱动电流时也能够抑制烧孔。因此，尽管激光的激光谱线的宽度被减小至大约100kHz，发射激光也可以稳定地保持为单模而无模跳变。
除上述内容之外的内容与第一实施方式相同。在本实施方式中的用于制造光学器件的方法中，通过将用于第一埋料层的材料和用于第二埋料层的材料彼此进行交换来生产根据第一实施方式的光学器件。
第四实施方式
[光学器件]
将描述第四实施方式。本实施方式中的光学器件设置有在半导体衬底110上的半导体掩埋层111、有源层112、第一覆层113和第二覆层114，如图18和图19A所示。通过在半导体衬底110的表面上形成凹凸并用半导体掩埋层111掩埋形成在表面上的凹凸而形成衍射光栅115。第一埋料层321和第二埋料层322布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的两个侧表面旁边。第一埋料层321布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的两末端附近的端部分的两个侧表面旁边，并且第二埋料层322布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114的中心部分的两个侧表面旁边。在本实施方式中，指定第一埋料层321的折射率n1小于第二埋料层322的折射率n2，就是说，满足n2>n1。上电极131布置在被布置成具有大厚度的第二覆层114上，并且下电极132布置在半导体衬底110的背面上。在本实施方式中，半导体掩埋层111用作下覆层，并且在设置有第二覆层114的区域中的有源层112用作光波导。
因此，通过光波导进行传播的光的分布被吸引到被布置成具有大厚度的第二覆层114的在光波导的中心部分中的一侧而非在光波导的两末端处的端部分中的一侧，使得耦合系数在光波导的中心部分低并且在两末端处的端部分中高，如图19B所示。因此，在使用根据本实施方式的光学器件作为半导体激光器的情况下，例如，即使在增大驱动电流时也可以抑制烧孔。
在本实施方式中，n-InP衬底用于半导体衬底110。有源层112是由GaInAsP等制成的MQW有源层。具有6nm的厚度的阱层和具有10nm的厚度的势垒层交替地布置，并且分四层的阱层以使得发射波长为1.55μm的方式布置。第二覆层114由具有1.5μm的宽度的n-InP制成。第一埋料层321由具有约1.37的折射率n1的MgF2制成，并且第二埋料层322由具有约2.52的折射率n2的TiO2制成。
除上述内容之外的内容与第二实施方式相同。在第二实施方式中，通过将用于第一埋料层的材料和用于第二埋料层的材料彼此进行交换来生产根据本实施方式的光学器件。
第五实施方式
接下来，将描述第五实施方式。本实施方式是合并有根据第三或第四实施方式的光学器件的光学模块。具体地，如图20所示，包括发射器模块部分430和接收器模块部分440，并且通过光纤450来连接发射器模块部分430和接收器模块部分440。
发射器模块部分430包括半导体激光器431、用于驱动半导体激光器431的驱动器集成电路（IC）432、用于监测半导体激光器431的光发射的监测光接收元件433、绝缘体434和透镜435等。在本实施方式中，根据第三或第四实施方式的光学器件用于半导体激光器431。在发射器模块部分430中，从被驱动器IC432驱动的半导体激光器431发射的激光穿过绝缘体434和透镜435从光纤450的一个端部分450a进入。
接收器模块部分440包括光接收元件441例如光检测器、用于例如驱动光接收元件441的驱动器IC442和透镜443等。从发射器模块部分430入射到光纤450的一个端部分450a的激光传播经过光纤450的内部并从光纤450的另一个端部分450b出去。从光纤450的另一个端部分450b出去的激光进入接收器模块部分440并且穿过接收器模块部分440中的透镜443进入光接收元件441。在光接收元件441中，根据强度将入射光转换成电信号。
第六实施方式
在光学器件中，光波导可以由不同的材料制成。具体地，将描述如图21所示的光学器件。如图21所示的光学器件设置有在半导体衬底910上的一个区域901中的AlGaInAs基MQW有源层921和在另一个区域902中的GaInAsP基引导层922。AlGaInAs基MQW有源层921和GaInAsP基引导层922在中心部分处结合。在AlGaInAs基MQW有源层921和GaInAsP基引导层922上布置设置有衍射光栅931的衍射光栅层930，并且在衍射光栅层930的衍射光栅931上布置半导体掩埋层932。在半导体掩埋层932上布置覆层940，并且在覆层940上的一个区域901中布置接触层950和上电极951。在半导体衬底910的后面上布置下电极952。
在具有如此结构的光学器件中，由在设置有覆层940的区域中的AlGaInAs基MQW有源层921和GaInAsP基引导层922来形成光波导。由具有1.31μm的发射激光波长和3.266的等效折射率的材料制成AlGaInAs基MQW有源层921，并且由具有1.15μm的发射激光波长和3.239的等效折射率的材料制成GaInAsP基引导层922。在此情况下，从一个区域901朝向另一个区域902行进的光在一个区域901与另一个区域902之间的界面处被散射，部分地为杂散光，并且部分地作为反射光返回，使得传播损耗增大。
[光学器件]
接下来，将描述根据第六实施方式的光学器件。本实施方式中的光学器件是脊波导光学器件，如图22所示。根据本实施方式的光学器件设置有在半导体衬底510上的一个区域501中的AlGaInAs基MQW有源层521和在另一个区域502中的GaInAsP基引导层522。AlGaInAs基MQW有源层521和GaInAsP基引导层522在中心部分处结合。在AlGaInAs基MQW有源层521和GaInAsP基引导层522上布置设置有衍射光栅531的衍射光栅层530，并且在衍射光栅层530的衍射光栅531上布置半导体掩埋层532。尽管在附图中未示出，但是在半导体掩埋层532上的待设置有光波导的区域中布置覆层。在该覆层的两个侧表面旁边，在第一区域501中布置第一埋料层541并且在第二区域502中布置第二埋料层542。在设置有AlGaInAs基MQW有源层521的第一区域501中布置接触层550和上电极551。在半导体衬底510的背面上布置下电极552。在本实施方式中，尽管未示出，但是光波导由在设置有覆层的区域中的AlGaInAs基MQW有源层521和GaInAsP基引导层522形成。
AlGaInAs基MQW有源层521由具有1.31μm的发射激光波长和3.266的等效折射率的材料制成，并且GaInAsP基引导层522由具有1.15μm的发射激光波长和3.239的等效折射率的材料制成。在本实施方式中，将构成第二埋料层542的材料的折射率n2指定为大于构成第一埋料层541的材料的折射率n1，即满足n2>n1。因此，AlGaInAs基MQW有源层521的等效折射率几乎等于GaInAsP基引导层522的等效折射率，使得可以抑制在AlGaInAs基MQW有源层521与GaInAsP基引导层522之间的界面处的散射和反射。以此方式，可以抑制传播损耗。
第七实施方式
接下来，将描述第七实施方式。本实施方式中的光学器件是脊波导光学器件。如图23所示，在半导体衬底610的表面上布置衍射光栅611，并且在衍射光栅611上布置半导体掩埋层612。在半导体掩埋层612上的一个区域601中布置AlGaInAs基MQW有源层621，并且在另一个区域602中布置GaInAsP基引导层622。AlGaInAs基MQW有源层621和GaInAsP基引导层622在中心部分处结合。在AlGaInAs基MQW有源层621和GaInAsP基引导层622上布置第一覆层630。尽管在附图中未示出，但是在第一覆层630上的待设置有光波导的区域中布置覆层。在该覆层的两个侧表面旁边，在第一区域601中布置第一埋料层641并且在第二区域602中布置第二埋料层642。在设置有AlGaInAs基MQW有源层621的第一区域601中布置接触层650和上电极651。在半导体衬底610的背面上布置下电极652。在本实施方式中，尽管未示出，但是光波导由AlGaInAs基MQW有源层621和GaInAsP基引导层622在设置有覆层的区域中形成。
AlGaInAs基MQW有源层621由具有1.31μm的发射激光波长和3.266的等效折射率的材料制成，并且GaInAsP基引导层622由具有1015μm的发射激光波长和3.239的等效折射率的材料制成。在本实施方式中，将构成第二埋料层642的材料的折射率n2指定为小于构成第一埋料层641的材料的折射率n1，即满足n2<n1。因此，AlGaInAs基MQW有源层621的等效折射率几乎等于GaInAsP基引导层622的等效折射率，使得可以抑制在AlGaInAs基MQW有源层621与GaInAsP基引导层622之间的界面处的散射和反射。以此方式，可以抑制传播损耗。
[用于制造光学器件的方法]
接下来，将参照图24A至图30B来对根据本实施方式的用于制造光学器件的方法进行描述。
最初，如图24A所示，通过金属有机物气相外延（MOVPE）方法在n型掺杂InP衬底650上形成具有1.15μm的合成波长和100nm的厚度的n型掺杂GaInAsP层651。之后，将电子束抗蚀剂（由ZEON公司生产的ZEP520）施加至所得到的n型掺杂GaInAsP层651的表面，并且通过电子束曝光方法形成用于形成衍射光栅的衍射光栅掩模652。
随后，如图24B所示，使用乙烷/氢混合气体来执行反应离子蚀刻（RIE），其中所得到的衍射光栅掩模652用作掩模。因此，具有1.15μm的合成波长和100nm的厚度的n型掺杂GaInAsP层651被穿透并且n型掺杂InP衬底650的表面被过蚀刻约15nm。
如图24C所示，剥离衍射光栅掩模652。以此方式形成衍射光栅653。在如此形成的衍射光栅653中，相位配置成在器件的谐振器中心处具有π弧度的相移。
如图25A所示，通过MOVPE在n型掺杂InP衬底650和设置有衍射光栅653的表面的n型掺杂GaInAsP层651上形成具有80nm的厚度的n型掺杂InP层654。之后，形成量子阱有源层655和具有150nm的厚度的p型掺杂InP覆层656。而且，通过化学气相沉积（CVD）方法在p型掺杂InP覆层656上形成用于形成后续描述的蚀刻掩模的、具有400nm的厚度的SiO2层657。通过交替地堆叠具有6nm的厚度和1.0%的压缩应变量的无掺杂AlGaInAs量子阱层和具有1.05μm的合成波长和10nm的厚度的无掺杂AlGaInAs势垒层来形成量子阱有源层655。在本实施方式中，量子阱有源层655中的量子阱层的数目是十二层，并且发射波长是1,310nm。尽管在附图中未示出，但是这些量子阱/势垒层夹在具有1.05μm的波长和10nm的厚度的无掺杂AlGaInAsP SCH层之间。
如图25B所示，尽管在附图中未示出，但是通过将光致抗蚀剂施加至SiO2层657并通过曝光装置引起曝光和显影在用作第一区域的部分上形成抗蚀剂图案。之后，通过湿法蚀刻去除在未设置有抗蚀剂图案的区域中的SiO2层657，以便由SiO2形成蚀刻掩模层657a。去除抗蚀剂图案。如此形成的蚀刻掩模层657a被布置在待设置有第一区域的部分上，并且被形成为在距一末端25μm的距离处与距另一末端100μm的距离处之间的位置中具有125μm的长度。
如图25C所示，通过干法蚀刻等去除量子阱有源层655和在未设置有蚀刻掩模层657a的区域中的p型掺杂InP覆层656。因此，在待设置有第二区域的部分处露出n型掺杂InP层654。
如图26A所示，通过选择性生长MOVPE方法形成具有1.18μm的合成波长和210nm的厚度的无掺杂GaInAsP光引导层658和具有210nm的厚度的无掺杂InP层659。无掺杂GaInAsP光引导层658和无掺杂InP层659通过选择性生长MOVPE方法来形成，从而仅形成在用作第二区域并且露出了n型掺杂InP层654的区域中。因此，这些膜未形成在用作第一区域并且布置了蚀刻掩模层657a的区域中。
如图26B所示，用缓冲氢氟酸去除蚀刻掩模层657a。之后，通过MOVPE在p型掺杂InP覆层656和无掺杂InP层659上形成具有1.1μm的合成波长和20nm的厚度的p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层660。而且，随后通过MOVPE在p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层660上形成具有1.5μm的厚度的p型掺杂InP覆层661和具有300nm的厚度的p型掺杂GaInAs接触层662。然后，通过化学气相沉积（CVD）方法在p型掺杂GaInAs接触层662上形成用于形成后续描述的蚀刻掩模的、具有400nm的厚度的SiO2层663。
如图26C所示，尽管附图中未示出，但是通过将光致抗蚀剂施加至SiO2层663并通过曝光装置引起曝光和显影来形成带状抗蚀剂图案。之后，通过湿法蚀刻去除在未设置有抗蚀剂图案的区域中的SiO2层663，以便由SiO2形成蚀刻掩模层663a。去除抗蚀剂图案。如此形成的蚀刻掩模层663a具有宽度为1.5μm的带的形状，并且还设置有具有6μm的宽度的开口部分。
如图27A所示，通过组合使用干法蚀刻和湿法蚀刻来去除在未设置有蚀刻掩模层663a的区域中的p型掺杂InP覆层661和p型掺杂GaInAs接触层662。在p型掺杂GaInAsP蚀刻停止层660处停止该蚀刻。以此方式，p型掺杂InP覆层661和p型掺杂GaInAs接触层662形成为具有1.5μm的宽度的脊带的形状。具有6μm的宽度的沟槽664形成在被形成为带的形状的p型掺杂GaInAs接触层662和p型掺杂InP覆层661的两侧。
如图27B所示，用缓冲氢氟酸去除蚀刻掩模层663a，之后，通过等离子体CVD等形成具有20nm的厚度的SiN钝化膜665。
如图27C所示，形成具有开口部分666a的抗蚀剂图案666，该开口部分666a位于沟槽664中的待设置有后续描述的第二埋料层667的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至SiN钝化膜665并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第二埋料层667的区域中的开口部分666a的抗蚀剂图案666。如此形成的抗蚀剂图案666设置有在距沟槽664的一末端为25μm的长度的区域中和在距沟槽664的另一末端为100μm的长度的区域中的开口666a。具有125μm的长度的中心部分用抗蚀剂图案666填充。
如图28A所示，在设置有抗蚀剂图案666的表面上形成TiO2膜667a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图28B所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案666上的TiO2膜667a连同抗蚀剂图案666一起去除。以此方式，由沟槽中剩余的TiO2膜667a形成第二埋料层667。
如图28C所示，形成具有开口部分668a的抗蚀剂图案668，该开口部分668a位于待设置有后述的第一埋料层669的区域中，即在沟槽中未设置有第二埋料层669的区域中。具体地，通过将光致抗蚀剂施加至第二埋料层667和SiN钝化膜665等并通过曝光装置引起曝光和显影来形成具有在待设置有第一埋料层669的区域中的开口部分668a的抗蚀剂图案668。如此形成的抗蚀剂图案668设置有在中心部分中长度为125μm的开口部分668a。
如图29A所示，在设置有抗蚀剂图案668的表面上形成MgF2膜669a直到通过真空蒸发等填充了沟槽为止。
如图29B所示，通过浸入到有机溶剂中进行剥离等来将形成在抗蚀剂图案668上的MgF2膜669a连同抗蚀剂图案668一起去除。因此，由沟槽中剩余的MgF2膜669a形成第一埋料层669。以此方式，在p型掺杂InP覆层661的两个侧表面旁边，由MgF2制成的、具有125μm的长度的第一埋料层669形成在中心部分中，并且由TiO2制成第二埋料层667形成为在与中心部分接触的一个端部分中具有25μm的长度并且在与中心部分接触的另一个端部分中具有100μm的长度。
如图29C所示，在设置有p型掺杂InP覆层661的区域正上方形成在用作第二区域的区域中具有开口部分670a的抗蚀剂图案670。具体地，将光致抗蚀剂施加至第一埋料层669、第二埋料层667和SiN钝化膜665等，并通过曝光装置引起曝光和显影。以此方式，在设置有p型掺杂InP覆层661的区域正上方和在设置有无掺杂GaInAsP光引导层658的区域中具有开口部分670a的抗蚀剂图案670被布置。
如图30A所示，去除在开口部分670a中的SiN钝化膜665和p型掺杂GaInAs接触层662。因此，在设置有p型掺杂InP覆层661的区域正上方的层等被去除，从而露出在设置有无掺杂GaInAsP光引导层658的区域中的p型掺杂InP覆层661。
如图30B所示，去除抗蚀剂图案670，并且通过等离子体CVD等在第一埋料层667、第二埋料层669和SiN钝化膜665等上形成具有600nm的厚度的SiN钝化膜671。而且，必要时去除SiN钝化膜665和SiN钝化膜671以露出p型掺杂GaInAs接触层662，并且形成P电极672。在n型掺杂InP衬底650的背面上形成n电极673。另外，由在激光器的两个端表面上的单层或多层介电膜形成非反射涂覆膜（抗反射膜）681和682，以便生产根据本实施方式的光学器件。
在图24A至图30B中，n型掺杂InP衬底650对应于图23中的半导体衬底610，n型掺杂InP层654对应于半导体掩埋层612，并且量子阱有源层655对应于AlGaInAs基MQW有源层621。无掺杂GaInAsP光引导层658对应于GaInAsP基引导层622，p型掺杂InP覆层656和无掺杂InP层659对应于第一覆层630，并且p电极672对应于上电极651。n电极673对应于下电极652，第一埋料层669对应于第一埋料层641，并且第二埋料层667对应于第二埋料层642。
在用相同材料来填充沟槽的情况下，如图21所示，AlGaInAs有源层的折射率高于GaInAsP光引导层的折射率，因此，由于等效折射率的不同而在不同类型的波导的结合部分处发生散射和反射是困难的。然而，在根据本实施方式的光学器件中，通过降低填充到沟槽的AlGaInAs有源层侧中的材料的折射率来减小材料之间的折射率差。因此，可以抑制在不同类型的波导的结合部分处的散射和反射。
除上述内容之外的内容与第一实施方式相同。
在第一至第四实施方式中，描述了在产生于InP衬底上的量子阱由GaInAsP基材料形成的情况下的光学器件。然而，构成该量子阱的材料可以是AlGaInAs基化合物半导体。在第六或第七实施方式中，描述了在产生于InP衬底上的量子阱由AlGaInAs基材料形成的情况下的光学器件。然而，构成该量子阱的材料可以是GaInAsP基化合物半导体。
同时，在有源层不是由量子阱形成而是由体型半导体形成的情况下，获得了相同效果。通过使用具有p型导电性的半导体衬底来代替具有n型导电性的半导体，该半导体衬底可以形成有表现出与上述结构的导电性相反的导电性的结构。
代替该半导体衬底，可以在半绝缘衬底上执行生产。在使用通过将硅衬底等结合在一起所形成的衬底的情况下也获得相同的效果。在本实施方式中，在第一至第四实施方式中描述了DFB激光器，并且在第六或第七实施方式中描述了分布式反射（DR）激光器。然而，本实施方式不限于此，而可以使用例如分布式布拉格反射（DBR）激光器等激光器。可以通过不仅应用有源型元件例（如激光器元件）而且还应用无源型光学器件（例如光纤）来获得相同的效果。
构成光学器件的材料可以不仅可以是化合物半导体而且还可以是有机材料或无机材料，并且一般可以应用于在光波导的附近集成有衍射光栅的光学器件。
在根据本实施方式的光学器件中，耦合系数在谐振器中可以具有任意分布。可以可选地根据光学器件的期望特性来设置在沟槽中形成的第一埋料层和第二埋料层的形成的数目和位置。
在本实施方式中，描述了在谐振器中心处具有π的相移的情况。然而，可以使用无相移的结构或具有多个相移的结构，并且可以任意地设置一个或多个相移中的每个量。
在本实施方式中，描述了将非反射涂层施加至两个端表面的结构，然而可以使用非反射/解理/高反射的任意组合作为端表面结构的组合。填充在脊旁边的材料可以不按照与脊几乎齐平并且平坦的方式来形成。同时，可以起初形成第一埋料层，随后可以按照覆盖所得到的第一埋料层的方式形成第二埋料层。
衍射光栅相对于光波导集成在与衬底相对的侧中的结构是优选的，这是因为该结构与衍射光栅相对于光波导集成在衬底侧中的结构相比获得了较好效果。

Claims (19)

1.一种光学器件，包括：
布置在半导体衬底之上的有源层；
布置在所述有源层之上的衍射光栅；
部分地布置在所述衍射光栅之上的覆层；
在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的端部分的侧表面旁边的至少一个第一埋料层；以及
在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的中心部分的侧表面旁边的至少一个第二埋料层，
其中所述至少一个第一埋料层的折射率与所述至少一个第二埋料层的折射率不同。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述衍射光栅包括衍射光栅层和半导体掩埋层。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述至少一个第一埋料层的折射率小于所述至少一个第二埋料层的折射率。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述至少一个第一埋料层的折射率大于所述至少一个第二埋料层的折射率。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述至少一个第一埋料层和所述至少一个第二埋料层中任一者由包含TiO2的材料制成并且另一者由包含MgF2的材料制成。
6.根据权利要求1所述的光学器件，还包括：
布置在所述覆层之上的上电极；以及
布置在所述半导体衬底的背面之上的下电极。
7.根据权利要求1所述的器件，其中
所述半导体衬底由包含InP的材料制成。
8.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述覆层由包含InP的材料制成。
9.根据权利要求1所述的光学器件，其中
所述有源层由包含GaInAsP或AlGaInAs的材料制成。
10.一种光学器件，包括：
布置在半导体衬底之上的衍射光栅；
布置在所述衍射光栅之上的有源层；
部分地布置在所述有源层之上的覆层；
在所述有源层之上布置在所述覆层的端部分的侧表面旁边的至少一个第一埋料层；以及
在所述有源层之上布置在所述覆层的中心部分的侧表面旁边的至少一个第二埋料层，
其中所述至少一个第一埋料层的折射率与所述至少一个第二埋料层的折射率不同。
11.根据权利要求10所述的光学器件，其中
所述至少一个第一埋料层的折射率大于所述至少一个第二埋料层的折射率。
12.根据权利要求10所述的光学器件，其中
所述至少一个第一埋料层的折射率小于所述至少一个第二埋料层的折射率。
13.一种光学器件，包括：
在半导体衬底之上布置在第一区域中的有源层；
在所述半导体衬底之上布置在第二区域中的引导层；
布置在所述有源层和所述引导层之上的衍射光栅；以及
部分地布置在所述衍射光栅之上的覆层。
14.根据权利要求13所述的光学器件，其中
所述有源层的等效折射率大于所述引导层的等效折射率。
15.根据权利要求13所述的光学器件，其中
在所述覆层之上在所述第一区域中布置有上电极，以及
在所述半导体衬底的背面之上布置有下电极。
16.根据权利要求13所述的光学器件，其中
所述引导层由包含GaInAsP的材料制成。
17.一种光学器件，包括：
布置在半导体衬底之上的衍射光栅；
在所述衍射光栅之上布置在第一区域中的有源层；
在所述衍射光栅之上布置在第二区域中的引导层；
布置在所述有源层和所述引导层之上的覆层；
在所述覆层之上布置在所述第一区域中的第一埋料层；以及
在所述覆层之上布置在所述第二区域中的第二埋料层。
18.根据权利要求17所述的光学器件，其中
所述有源层的等效折射率大于所述引导层的等效折射率。
19.一种光学模块，包括：
半导体激光器，所述半导体激光器配置成具有光学器件，所述光学器件包括：
布置在半导体衬底之上的有源层；
布置在所述有源层之上的衍射光栅；
部分地布置在所述衍射光栅之上的覆层；
在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的端部分的侧表面旁边的至少一个第一埋料层；以及
在所述衍射光栅之上布置在所述覆层的中心部分的侧表面旁边的至少一个第二埋料层，
其中所述至少一个第一埋料层的折射率与所述至少一个第二埋料层的折射率不同。
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