專利名稱：：一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，屬于光纖通信和激光
技術(shù)領(lǐng)域：
，該激光器是一種基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的布拉格反射式激光器。
背景技術(shù)：
：隨著超高速、大容量光纖通信技術(shù)的發(fā)展，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器在密集波分復(fù)用(DffDM)系統(tǒng)中起到了非常重要的作用。一個可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器能夠取代多個固定波長激光器，因此降低了激光器的制造成本，簡化了模塊封裝程序，也降低了備份和庫存管理的成本；在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，可調(diào)諧激光器的波長可調(diào)性能夠允許對光路由上的波長進行動態(tài)配置，因而在光突發(fā)交換和光分組交換系統(tǒng)中能夠起到降低延時和提高光網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的作用；此外，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器在傳感等方面也有著非常重要的應(yīng)用。當(dāng)前光纖通信系統(tǒng)要求可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器具有調(diào)諧范圍大、邊模抑制比高、輸出功率高和切換速度快等優(yōu)點。為了滿足上述要求，出現(xiàn)了多種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。L.A.Coldren等人在專利號為US4896325A的“Mult1-sectiontunablelaserwithdifferingmult1-elementmirrors”專利中公開了用取樣布拉格光柵作反射鏡的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。包含了前光柵區(qū)1、有源區(qū)2、相位區(qū)3和后光柵區(qū)4，其中前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4中的取樣光柵用來產(chǎn)生梳狀反射譜。取樣光柵一個取樣周期Zs內(nèi)的光柵結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中光柵段19的長度為Zg，另一段長度為Zs-Zg的區(qū)域為均勻無光柵區(qū)域，取樣光柵反射譜如圖3所示，具有Sinc函數(shù)形狀包絡(luò)的梳狀譜。激光器前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4的梳狀反射譜的反射峰間距有細微差別，從而利用游標(biāo)卡尺效應(yīng)，可以通過在前、后光柵區(qū)注入電流的方式來實現(xiàn)準連續(xù)寬波長范圍調(diào)諧。由于前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4的反射譜包絡(luò)為Sinc函數(shù)形狀，造成調(diào)諧時注入電流導(dǎo)致的損耗增加以及激光器有源區(qū)材料增益譜的不平坦，從而在前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4中注入電流進行調(diào)諧的過程中，激光器各波長信道功率嚴重不均衡，并且反射譜的不平坦也會抑制調(diào)諧范圍的進一步增加。為了改善功率的均衡性以及獲得更寬的波長調(diào)諧范圍，出現(xiàn)了多種基于游標(biāo)卡尺效應(yīng)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。1993年，YuichiTohmori等人提出了一種基于超結(jié)構(gòu)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器(Y.Tohmori,Y.Yoshikuni,H.1shii,etal.“Broad-RangeWavelength-TunableSuperstructureGrating(SSG)DBRLasers，，，IEEEJournalofQuantumElectronics,vol.29，no.6，1993)。超結(jié)構(gòu)光柵一個取樣周期內(nèi)光柵周期連續(xù)變化(啁啾)，多個取樣周期重復(fù)，得到的反射譜不平坦；后來通過將光柵周期的變化變?yōu)橐粋€取樣周期內(nèi)光柵周期不變但是在特定的位置有離散的光柵相位的變化，優(yōu)化后具有很平坦的反射峰值梳狀譜，因而各個波長信道的功率均衡性得到了改善，波長調(diào)諧范圍可達lOOnm。1998年，美國1.A.Avrutsky等人提出了基于二元疊合布拉格光柵的可調(diào)諧激光器(1.A.Avrutsky,D.S.Ellis,A.Tager,etal.“DesignofWidelyTunableSemiconductorLasersandtheConceptofBinarySuperimposedGratings(BSG's)”,IEEEJournalofQuantumElectronics,vol.34,no.4,,1998)。二元疊合光柵(BSG)是通過在均勻光柵中一些位置插入π相移，從而產(chǎn)生平坦的反射峰值梳狀譜，理論上波長調(diào)諧范圍也可達lOOnm。此外，意大利M.Gioannini和1.Montrosset提出了基于間插取樣光柵的寬調(diào)諧半導(dǎo)體激光器(M.Gioannini,1.Montrosset,“NovelinterleavedsampledgratingmirrorsforwidelytunableDBRlasers，，，IEEProc.Optoelectron.,vol.148,no.1,February2001),并提出了兩種間插方式，分別為間插不同布拉格周期的取樣光柵和間插兩組光柵周期相同、光柵初相位差為η的取樣光柵。英國的Bookham公司提出了數(shù)字超模布拉格反射激光器(A.J.Ward,D.J.Robbins,G.Busico,etal,“WidelytunableDS-DBRlaserwithmonolithicallyintegratedSOA:designandperformance，，,JournalofSelectedtopicsinquantumelectronics,11(I),pp.149-156，2005);華中科技大學(xué)何曉穎、黃德修、余永林等人提出了基于數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵(DCG)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器(X.He,D.H,Y.Y,etal.“Widelywavelength-selectablelaserswithdigitalconcatenatedgratingreflectorsproposalandsimulation，，，IEEEPhotonicsTechnologyLetters,vol.20,no.21,Nov2008),能夠改善激光器的各波長信道的功率均衡性。然而以上的公開技術(shù)中的存在以下問題超結(jié)構(gòu)光柵(SSG)的一個取樣周期內(nèi)存在多個相移，因而在制作過程中需要非常精確地控制相移的位置和大小，即使利用電子束光刻方法制作也非常困難。此外，超結(jié)構(gòu)布拉格光柵可調(diào)諧激光器還存在模式缺失現(xiàn)象(即原設(shè)計的模式實際上沒有出現(xiàn)光激射)，模式輸出不穩(wěn)定。二元疊合布拉格光柵(BSG)需要利用電子束光刻方法寫入非常長的光柵結(jié)構(gòu)，其制作過程也十分困難，目前已報道較少。數(shù)字超模布拉格反射激光器(DS-DBR)輸出功率較低，需要集成半導(dǎo)體光放大器(SOA)來提高功率。同時由于其前光柵區(qū)是采用多個不同布拉格波長的獨立光柵組成，調(diào)諧過程中要單獨控制，所以需要制作多個接觸電極，這對于調(diào)諧激光器的高速波長切換應(yīng)用是不利的。基于間插取樣光柵的寬調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其間插取樣光柵有兩種結(jié)構(gòu)。一種是間插不同光柵周期的取樣光柵；第二種是間插光柵周期相同，但是光柵初相位差為η的取樣光柵，由于兩組間插的取樣光柵間距非常小(為Iym量級)，在制作時需要的平臺控制精度也很高，制作困難；此外，由于間插的兩組光柵相位存在特定關(guān)系會使光柵總反射率降低，從而也會降低光柵效率，增加損耗?；跀?shù)字級聯(lián)布拉格光柵的寬調(diào)諧激光器，由于數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵反射譜中每個反射信道3dB帶寬較大，激光器主模與同反射信道內(nèi)相鄰縱模之間的損耗差會減小，從而不利于提高邊模抑制比；此外，雖然隨著級聯(lián)的子光柵的數(shù)目增加，光柵平坦反射波長范圍會擴大，激光器調(diào)諧范圍也可以相應(yīng)提高，但是與此同時制作時需要精確控制光柵周期的子光柵數(shù)目也會增加，因而制作的難度也急劇增大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，可以改善現(xiàn)有技術(shù)中激光器在調(diào)諧時各個波長信道輸出光功率不一致的問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)很寬的波長調(diào)諧范圍，同時保證激光器單模特性好，具有高的邊模抑制比以及具有較大的輸出功率。光柵區(qū)可采用納米壓印方法、電子束光刻等方法制作，其中采用納米壓印方法具有成本低、制作精度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。本發(fā)明提供一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，包括前光柵區(qū)、有源區(qū)和后光柵區(qū)，所述的前光柵區(qū)和后光柵區(qū)從上至下均包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、光波導(dǎo)層和下限制層，所述的有源區(qū)從上至下包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、有源層和下限制層，所述的前光柵區(qū)的上限制層、后光柵區(qū)的上限制層中分別制作有前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵。所述的有源區(qū)和后光柵區(qū)之間還設(shè)置有相位區(qū)，所述的相位區(qū)從上至下包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、光波導(dǎo)層和下限制層。所述的前光柵區(qū)、有源區(qū)、相位區(qū)和后光柵區(qū)的電極接觸層上均制作有電極。所述的前光柵區(qū)和后光柵區(qū)的外端面上均鍍有增透膜。所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵和后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵通過在數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相鄰取樣周期間加入相移制作。所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵是由多個取樣周期構(gòu)成，取樣周期長度為Zsf，每個取樣周期由M個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，M為前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)，M個光柵子段的光柵周期分別為Afl、Af2,…、AfMfAffl，每個光柵子段長度分別為Zgfl、Zgf2、…、ZgfflYZgffl，前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差Φκ為kX23i/m,m為前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子；所述的后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵由多個取樣周期構(gòu)成，取樣周期長度為ZOT，每個取樣周期由N個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，N為后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)，N個光柵子段的光柵周期分別為Arl>Ar2>…Λ·、Art，每個光柵子段長度分別為Zgrt、Z@、-Zgr^1,ZgrN;前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差為kX2π/n,η為后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子。當(dāng)光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔ΛXf固定時，所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子m與前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)M的取值越大，反射譜帶寬Bf越大。當(dāng)光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔Λλ^固定時，所述的后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子η與后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)N的取值越大，反射譜帶寬越大。所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵采用納米壓印方法、電子束光刻方法制作。本發(fā)明具有的優(yōu)點在于1.本發(fā)明采用的多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜的峰值均勻性很好，相比L.A.Coldren等人提出的用取樣布拉格光柵作反射鏡的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，由于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵通過反射譜的級聯(lián)，反射譜3dB帶寬內(nèi)反射信道數(shù)目增加了幾倍，同時多相移技術(shù)的引入，可以使多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵反射譜的反射信道數(shù)目再次成倍增加，因而反射譜3dB帶寬內(nèi)反射信道數(shù)目進一步增加，從而多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵可以在更寬的波長范圍內(nèi)獲得平坦的反射峰值響應(yīng)，基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的調(diào)諧激光器各個波長信道的功率均衡性得到了很大的提升，激光器的調(diào)諧范圍也能夠做到更寬，很容易做到IOOnm波長調(diào)諧范圍，而且光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計非常簡單。2.與數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相比，由于多相移技術(shù)的引入，多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵反射譜中每個反射信道帶寬更窄，從而基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器更易得到更大的邊模抑制比，保證了激光器模式的穩(wěn)定性。3.由于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵中沒有無光柵區(qū)域，且多相移的引入提高了光柵效率，從而為了獲得具有相同反射率和相同的3dB反射譜帶寬的反射率，需要的多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的長度比取樣光柵短得多，從而激光器光柵區(qū)損耗降低，可以提高激光器的輸出功率。4.本發(fā)明的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，由于多相移的引入，使得每個取樣周期內(nèi)級聯(lián)的均勻光柵子段的周期差別比不含多相移的數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的大，因而制作時這樣的周期差別更易控制，對制作誤差的容忍度也更高。5.本發(fā)明的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器波長動態(tài)切換速度快。6.本發(fā)明的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，并且還能夠與半導(dǎo)體光放大器、電吸收調(diào)制器等各種半導(dǎo)體器件集成，實現(xiàn)各種功能。圖1是四段式取樣光柵可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的縱截面示意圖；圖2是圖1中光柵區(qū)中的取樣光柵一個取樣周期的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中光柵區(qū)中取樣光柵的梳狀反射譜；圖4是本發(fā)明的四段式基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的激光器中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的第一個實施例的前、后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的第一個實施例的前光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖8是本發(fā)明的第一個實施例的后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖9是本發(fā)明的第一個實施例的前、后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜的乘積；圖10是與本發(fā)明的第一個實施例中前光柵區(qū)多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵一個取樣周期內(nèi)具有相同級聯(lián)光柵子段數(shù)目但不含多相移的數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖11是本發(fā)明的第二個實施例的前、后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明的第二個實施例的前光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖13是本發(fā)明的第二個實施例的后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖14是本發(fā)明的第三個實施例的前、后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本發(fā)明的第三個實施例的前光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜；圖16是本發(fā)明的第三個實施例的后光柵區(qū)中多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射-1'TfeP曰。圖中，1:前光柵區(qū)；2:有源區(qū)；3:相位區(qū)；4:后光柵區(qū)；5:上限制層；6:光波導(dǎo)層；7:下限制層；8:有源層；9:前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵；10:后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵；11:第一電極；12:第二電極；13:第三電極；14:第四電極；15:第一增透膜；16:第二增透膜；17:電極接觸層；18:蓋帽層；19:光柵段。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供了一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，如圖4所示，為四段式基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的縱截面示意圖。它包括前光柵區(qū)1、有源區(qū)2、相位區(qū)3和后光柵區(qū)4。其中有源區(qū)2位于前光柵區(qū)I和相位區(qū)3之間，相位區(qū)3位于有源區(qū)2和后光柵區(qū)4之間；前光柵區(qū)1、相位區(qū)3和后光柵區(qū)4縱截面從上到下依次主要包括電極接觸層17、蓋帽層18、上限制層5、光波導(dǎo)層6和下限制層7，有源區(qū)2縱截面從上到下依次主要包括電極接觸層17、蓋帽層18、上限制層5、有源層8和下限制層7;前光柵區(qū)1、有源區(qū)2、相位區(qū)3和后光柵區(qū)4的電極接觸層17上分別制作有電極(第一電極11、第二電極12、第三電極13、第四電極14)，前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4的側(cè)面的外端面上分別鍍有增透膜(第一增透膜15、第二增透膜16);前光柵區(qū)1、后光柵區(qū)4在具有的上限制層5中分別制作前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵10。本發(fā)明提供的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器中可以不包含相位區(qū)，僅包含前光柵區(qū)1、有源區(qū)2和相位區(qū)3，并且三個區(qū)的結(jié)構(gòu)與上述四段式的結(jié)構(gòu)均相同。所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9由數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相鄰取樣周期間加入相移制得，前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9由多個取樣周期的光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，取樣周期長度為Zsf，每個取樣周期由M個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，M個光柵子段的光柵周期分別為Afl、Af2、…、Aa-PAffl，每個光柵子段長度分別為Zgfl、Zgf2、…、Zga-PZgfM。前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差(即相移)為kX2π/m,m為大于I的正整數(shù)(稱為通道數(shù)倍增因子)。m與M的選取由所需要獲得的反射譜3dB帶寬Bf和光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔△Xf確定，在Λλf固定的情況下，m與M的取值越大，反射譜3dB帶寬Bf越大。所述的后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵10由數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相鄰取樣周期間加入相移制得，后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵10由多個取樣周期的光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，取樣周期長度為Zy每個取樣周期由N個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，N個光柵子段的光柵周期分別為Ar2,…Λ^、Art，每個光柵子段長度分別為Zgrt、Zgrf、".ZgmzgrNO前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差(即相移)為kX2π/n，n為大于I的正整數(shù)(稱為通道數(shù)倍增因子)。η與N的選取由所需要獲得的反射譜3dB帶寬&和光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔△λ^確定，在Λλ^固定的情況下，η與N的取值越大，反射譜3dB帶寬4越大。前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9和后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵10具有不同的取樣周期長度Zsf和Zy通過在兩個光柵區(qū)(前光柵區(qū)I和后光柵區(qū)4)中注入電流改變相應(yīng)光柵區(qū)的折射率(其中注入的電流越大，折射率越小)，從而可以利用游標(biāo)卡尺效應(yīng)進行波長調(diào)諧；通過配合改變相位區(qū)的電流，可以使激光器實現(xiàn)準連續(xù)波長調(diào)諧。本發(fā)明的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器可以與半導(dǎo)體光放大器和電吸收調(diào)制器等半導(dǎo)體器件集成。為了增加基于布拉格反射式光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧范圍并且提高各個波長信道功率的均衡性，就需要設(shè)計具有平坦峰值反射率、梳狀反射譜的光柵濾波器。圖2為取樣光柵一個周期的結(jié)構(gòu)示意圖，取樣光柵一個取樣周期內(nèi)一段區(qū)域有光柵，一段區(qū)域為無光柵區(qū)域，Zg為包含光柵的光柵段長度，Zs為取樣周期長度，Zg/Zs為取樣光柵的取樣占空比。圖3所示為取樣光柵的反射譜，通過理論分析，取樣光柵反射譜包絡(luò)為Sinc函數(shù)形狀，反射譜3dB帶寬內(nèi)的信道數(shù)目約為int(Zs/Zg)個，int表示取整數(shù)。當(dāng)占空比(即Zg/Zs)比較大，各反射信道的反射率非常不均勻，從而影響了波長調(diào)諧過程中各波長信道的功率均衡性和波長調(diào)諧范圍。當(dāng)占空比比較小時，取樣光柵反射譜比較平坦。但是更小的占空比也意味著光柵效率更低，需要更長的光柵來提高光柵反射率，一方面增加了器件的長度，影響了器件的閾值特性、調(diào)制等性能，另一方面由于帶來的波導(dǎo)損耗增加，也會影響激光器的波長調(diào)諧過程中的功率均衡性并且降低輸出激光功率；減小光柵取樣周期，可以在更寬的波長范圍內(nèi)獲得平坦的反射譜包絡(luò)，但是也會增大取樣光柵反射信道間隔(見下面公式(I))，由于通過注入電流方式改變光柵區(qū)有效折射率的大小有限，從而使調(diào)諧激光器準連續(xù)波長調(diào)諧難以實現(xiàn)?；谝陨系姆治?，本發(fā)明提出了一種基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。圖4是本發(fā)明的四段式基于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的縱截面示意圖，圖中Zsf和Zm分別表示前光柵和后光柵的取樣周期長度。圖5是本發(fā)明的多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的結(jié)構(gòu)示意圖，為了更清晰地表示出相移，將光柵畫成正弦形式。下面以前光柵區(qū)I中的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9為例對該光柵結(jié)構(gòu)進行說明。一個前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9可以看成是M(M也為一個取樣周期內(nèi)級聯(lián)的均勻光柵子段的個數(shù))個多相移取樣光柵在空間上的級聯(lián)，當(dāng)M個多相移取樣光柵的反射譜中心波長呈等差數(shù)列分布，且這一差值為反射譜通道間隔的H倍(H彡2，為正整數(shù))時，前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9的反射譜為這M個多相移取樣光柵反射譜的級聯(lián)，從而通過多相移技術(shù)和反射譜的級聯(lián)能夠極大程度地增加反射譜3dB帶寬。假設(shè)前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9的取樣周期為Zsf，取樣周期個數(shù)為Nsf，M個光柵子段的長度分別為Zgfl、Zgf2>…、Zgflp1、ZgfM,光柵子段的光柵周期分別為Afl、Af2、…、Ahih1、Aa，第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差(即相移)ΦΜ為kX2/m(m^2,為正整數(shù),稱為通道數(shù)倍增因子)，整個前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵9的等效布拉格中心波長為λ，那么整個光柵的前光柵區(qū)反射信道間隔ΛXf約為權(quán)利要求1.一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，包括前光柵區(qū)、有源區(qū)和后光柵區(qū)，所述的前光柵區(qū)和后光柵區(qū)從上至下均包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、光波導(dǎo)層和下限制層，所述的有源區(qū)從上至下包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、有源層和下限制層，其特征在于所述的前光柵區(qū)的上限制層、后光柵區(qū)的上限制層中分別制作有前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的有源區(qū)和后光柵區(qū)之間還設(shè)置有相位區(qū)，所述的相位區(qū)從上至下包括電極接觸層、蓋帽層、上限制層、光波導(dǎo)層和下限制層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的前光柵區(qū)、有源區(qū)、相位區(qū)和后光柵區(qū)的電極接觸層上均制作有電極。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的前光柵區(qū)和后光柵區(qū)的外端面上均鍍有增透膜。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵和后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵通過在數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相鄰取樣周期間加入相移制作。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵是由多個取樣周期的光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，取樣周期長度為Zsf，每個取樣周期由M個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，M為前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)，M個光柵子段的光柵周期分別為Afl、Af2、…、AfflYAa，每個光柵子段長度分別為Zgfl、Zgf2,…、ZgfMfZga，前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差ΦΜ為kX2/m,m為前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子；所述的后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵由多個取樣周期的光柵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，取樣周期長度為ZOT，每個取樣周期由N個具有不同光柵周期的均勻光柵子段組成，N為后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)，N個光柵子段的光柵周期分別為ΛrN-l·Λ_，每個光柵子段長度分別為Zgrt、ZgriE、…Zglfrl、Zgrt;前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的第k+Ι個取樣周期與第k個取樣周期間光柵初始相位差為kX2/n,η為后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于當(dāng)光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔△Xf固定時，所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子m與前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)M的取值越大，反射譜帶寬Bf越大。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于當(dāng)光柵相鄰反射通道的反射峰值波長間隔△λ^固定時，所述的后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的通道數(shù)倍增因子η與后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的均勻光柵子段的個數(shù)N的取值越大，反射譜帶寬越大。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，其特征在于所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵采用納米壓印方法、電子束光刻方法制作。全文摘要本發(fā)明提供一種可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，在前光柵區(qū)的上限制層、后光柵區(qū)的上限制層中分別制作有前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵、后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵。所述的前多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵和后多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵通過在數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵相鄰取樣周期間加入相移制作。本發(fā)明采用的多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵的反射譜的峰值均勻性很好，由于多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵通過反射譜的級聯(lián)，反射譜帶寬內(nèi)反射信道數(shù)目增加了幾倍，同時采用多相移技術(shù)，可以使多相移數(shù)字級聯(lián)布拉格光柵反射譜的反射信道數(shù)目再次成倍增加，使激光器可達到的調(diào)諧范圍更寬。文檔編號H01S5/125GK103066494SQ20131000263公開日2013年4月24日申請日期2013年1月5日優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日發(fā)明者趙家霖,余永林申請人:華中科技大學(xué)