掺铒环形微腔激光器

摘要

本发明属于微型光电子技术器件制造领域，具体为一种掺铒环形微腔激光器。解决了平面环形微腔在激光器上的应用问题。其特征在于：制造方法为，(1)制作平面环形微腔和制作锥形光纤，微环的大小为外径120μm、内径100μm，锥形光纤的锥区直径为5μm，微环的厚度为2μm，(2)锥形光纤耦合：锥形光纤和硅微环腔的耦合距离为0.5μm形成掺铒环形微腔激光器。本发明制作成了微腔激光器，它实现了对光的控制。本发明低阈值的特性减小了对泵浦光的限制，实现了低功耗从而克服了功耗过大引起的硅环变形的缺陷。加工工艺比硅球微腔激光器的可控性要高很多，相比以前的微腔激光器可实施性大大提高。

主权项

一种掺铒环形微腔激光器，其特征在于：制造方法为，(1)制作平面环形微腔和制作锥形光纤，微环的大小为外径120μm、内径100μm，锥形光纤的锥区直径为5μm，微环的厚度为2μm，平面环形微腔的加工过程为，(a)在硅基上热生长一层2μm的二氧化硅层，在二氧化硅层用标准光刻胶曝光后留下略大于掩膜的圆盘；(b)掺杂Er3+：强流MEVVA(金属蒸发真空弧)离子源注入机上进行注入，束流密度范围2.5‑70μA.cm‑2，注量为1.0×1016‑4.5×1017cm‑2，Er注入的加速电压为45kV，平均电荷态为2.4，注入后在1000℃下进行退火15s，保护气体为氩气；(c)按照光刻胶圆盘大小用HF刻蚀二氧化硅层使二氧化硅层形成圆盘；(d)在3Torr的条件下用XeF2刻蚀硅基，使圆盘状二氧化硅层下方形成一个支撑柱；(e)采用co2激光器以高斯分布模式经汇聚透镜对圆盘状二氧化硅层进行表面热处理，使圆盘状二氧化硅层中心表面塌陷形成环状腔体，得到所述平面环状微腔；co2激光器激光波长为10.6μm，激光强度为100Mega‑watts/cm2，(2)锥形光纤耦合：有两种方式，其一为锥形光纤和平面环形微腔的耦合距离为0.5μm形成掺铒环形微腔激光器；其二为锥形光纤与微环组成一种双锥耦合系统，由研磨法拉制的锥形光纤按照0.25μm距离对接与平面环形微腔构成，锥角为45°。