本申請是2013年6月13日提交的美國專利申請?zhí)?3/916,652的部分繼續(xù)申請，其全部內容通過引用并入本文。

本發(fā)明關于可調諧激光器，尤其是一種具有包括采樣光柵的多個序列式區(qū)段的可調諧激光器，被配置為在多個不同范圍的信道波長內調諧以用于波分復用(wavelengthdivisionmultiplexed；wdm)的無源光網(wǎng)絡(passiveopticalnetwork；pon)中的可調諧發(fā)射機或收發(fā)器。

背景技術：

曾經光通訊網(wǎng)絡通常是“點對點”類型的網(wǎng)絡，包括通過光纖連接的發(fā)射機和接收機。這種網(wǎng)絡相對容易構造，但配備許多光纖來連接多個使用者。隨著與此網(wǎng)絡連接的用戶數(shù)目增加以及光纖數(shù)迅速增加，配備和管理許多光纖變得復雜且昂貴。

通過使用從網(wǎng)絡的發(fā)送端例如光線路終端(opticallineterminal，olt)到遠達20公里或以上的遠程分支點的單個“主干(trunk)”光纖，無源光網(wǎng)絡解決了這個問題。開發(fā)這種無源光網(wǎng)絡的一個挑戰(zhàn)是有效利用主干光纖的容量，從而在主干光纖上傳送最大可能數(shù)量的信息。使用波分復用在不同波長上將不同的光信號多路復用，光纖通訊網(wǎng)絡可以增加在單個光纖上載送的信息量。舉例來說，波分復用的無源光網(wǎng)絡(wdm-pon)中，單個主干光纖將多信道波長的光信號載送至光分支點，以及載送來自光分支點的多信道波長的光信號，以及通過引導到個體用戶或者來自個體用戶的不同波長的信號，分支點提供簡單的路由功能。在每一用戶位置，光網(wǎng)絡終端(opticalnetworkingterminal；ont)或光網(wǎng)絡單元(opticalnetworkingunit；onu)被分配一個或多個信道波長以用于發(fā)送和/或接收光信號。

然而，波分復用的無源光網(wǎng)絡中的挑戰(zhàn)在于設計一種網(wǎng)絡，允許在任意用戶位置的光網(wǎng)絡終端或光網(wǎng)絡單元中使用相同的發(fā)射機。為了便于波分復用的無源光網(wǎng)絡中的配置和維護，期望具有其波長可被改變或調諧的“無色”的光網(wǎng)絡終端/光網(wǎng)絡單元(ont/onu)，這樣單一裝置可用于無源光網(wǎng)絡上的任意ont/onu中。利用“無色”的ont/onu，操作人員僅僅需要具有可被配備在任意用戶位置的單一、通用的發(fā)射機或收發(fā)器裝置。

在波分復用系統(tǒng)或者網(wǎng)絡例如wdm-pon中，一個或多個可調諧激光器用于針對光信號選擇不同的波長。這些年來已經開發(fā)了多種不同類型的可調諧激光器，但是大多數(shù)被開發(fā)用于高容量的骨干網(wǎng)連接以實現(xiàn)高性能以及成本相對較高。與高容量、長距離的波分復用系統(tǒng)相比，很多wdm-pon應用具有較低的資料速率和較短的傳輸距離，因此較低性能和較低成本的激光器則可以滿足。然而，當用于覆蓋wdm-pon中相對廣范圍的信道(例如，16個信道)時，費用較低的可調諧激光器經常遭遇挑戰(zhàn)。舉個例子，通過控制溫度被調諧的費用較低的分布反饋式激光器，波長變化僅僅大約0.1nm/℃。使用這種激光器覆蓋16個信道波長，需要120℃的溫度范圍。

技術實現(xiàn)要素：

附圖說明

通過閱讀以下具體實施方式以及結合圖式，將更好地理解這些和其它特征和優(yōu)點，其中：

圖1為符合本揭露實施例的包括至少一個多區(qū)段可調諧激光器的波分復用光通信系統(tǒng)的示意圖。

圖2為符合本揭露實施例的包括至少一個多區(qū)段可調諧激光器的波分復用的無源光網(wǎng)絡的示意圖。

圖3為符合本揭露實施例的多區(qū)段可調諧激光器的示意圖。

圖4為符合本揭露實施例的在每一激光器區(qū)段中的具有光柵的多區(qū)段可調諧激光器的示意圖。

圖5a和圖5b為圖4所示的多區(qū)段可調諧激光器的運作示意圖。

圖6為符合本揭露實施例的在每一激光器區(qū)段中具有光柵和相移的多區(qū)段可調諧激光器的示意圖。

圖6a為與圖6所示的多區(qū)段可調諧激光器中的一個區(qū)段相關的波長譜和激射點的圖形。

圖7為符合本揭露另一實施例的在每一激光器區(qū)段中具有光柵和相移的多區(qū)段可調諧激光器的示意圖。

圖7a為與圖7所示的多區(qū)段可調諧激光器中的一個區(qū)段相關的波長譜和激射點的圖形。

圖8a和圖8b為圖6和圖7所示的多區(qū)段可調諧激光器的運作示意圖。

圖9為符合本揭露另一實施例的具有采樣光柵的多區(qū)段可調諧激光器的示意圖。

圖10a和圖10b為符合本揭露再一實施例的提供相移的具有采樣光柵的激光器區(qū)段的示意圖。

圖11a至圖11c為具有采樣光柵的多區(qū)段可調諧激光器的制造方法的例子的示意圖。

具體實施方式

符合本文所述實施例的具有包括采樣光柵的多個序列式區(qū)段的可調諧激光器通常包括半導體激光器主體，具有多個序列式激光器區(qū)段，被配置為獨立驅動以在不同的各個波長范圍內產生多個波長的激光。各個序列式區(qū)段中的采樣光柵具有相同的光柵周期和不同的采樣周期以產生不同的波長。與溫度變化響應，各個激光器區(qū)段中產生的光線的波長被調諧到各個波長范圍內的信道波長。通過選擇性地產生激光器區(qū)段的一個或多個中的光線，選擇一個或多個信道波長用于激射和傳輸。通過使用多個序列式區(qū)段中具有相同光柵周期的采樣光柵，可更容易地制造多區(qū)段可調諧激光器。

舉個例子，可調諧發(fā)射機中可以使用具有包括采樣光柵的多個序列式區(qū)段的可調諧激光器，以產生選擇的信道波長的光信號和/或在復用的光發(fā)射機中產生和組合多個不同信道波長的光信號。一種應用中，具有多個序列式區(qū)段的可調諧激光器用于波分復用光系統(tǒng)中的光發(fā)射機或收發(fā)器中。舉個例子，具有多個序列式區(qū)段的可調諧激光器用于波分復用系統(tǒng)中的可調諧發(fā)射機或收發(fā)器中，例如波分復用的無源光網(wǎng)絡中的光網(wǎng)絡終端(ont)或光網(wǎng)絡單元(onu)中，為光網(wǎng)絡終端/光網(wǎng)絡單元選擇合適的傳輸信道波長。舉個例子，具有多個序列式區(qū)段的可調諧激光器還用于波分復用的無源光網(wǎng)絡中的光線路終端(olt)，以提供不同信道波長的多個光信號。

本文所使用的“信道波長”指與光信道相關的波長且包括中心波長周邊的特定波長。一個例子中，國際電信聯(lián)盟(internationaltelecommunicationunion，itu)標準比如是itu-t高密度波分復用(dwdm)網(wǎng)格(grid)定義信道波長。本文所使用的“調諧到信道波長”指調整激光器輸出，這樣發(fā)射的激光包括此信道波長。本文所使用的“序列式區(qū)段”指激光器中沿一條線放置的區(qū)段，這樣來自一個區(qū)段的光線穿透另一區(qū)段，并且不一定要求這些區(qū)段連續(xù)。本文所使用的術語“耦合”指任何連接、耦合、鏈接等方式，以及“光耦合”指耦合這樣來自一個元件的光線能傳遞至另一元件。這種“耦合”裝置并非必須直接與另一個連接，以及可藉由操縱或修改這些信號的中間組件或裝置被分離。本文所使用的“熱耦合”指兩個組件之間的直接或非直接連接或接觸，導致熱量從一個組件傳導到另一組件。

請參考圖1，圖中表示和描述了符合本揭露實施例的波分復用光通信系統(tǒng)100，包括一個或多個多區(qū)段可調諧激光器101。波分復用系統(tǒng)100包括一個或多個終端110、112，耦合于主干光纖或路徑114的每一端部，用于在主干光路徑114上發(fā)射和接收不同信道波長的光信號。波分復用系統(tǒng)100的每一端部的終端110、112包括與不同信道(例如，ch.1至ch.n)相關的一個或多個發(fā)射機120(例如，tx1至txn)和接收機122(例如，rx1至rxn)，用于在一個或多個終端110、112之間發(fā)射和接收不同信道波長的光信號。

每一終端110、112包括一個或多個發(fā)射機120和接收機122，發(fā)射機120和接收機122可以分離或者被集成為終端內的一個收發(fā)器。波分復用系統(tǒng)100的每一端部的光復用器/解復用器116、118將不同信道波長的光信號組合和分離。聚集的波分復用光信號包括組合的信道波長，在主干光路徑14上載送此聚集的波分復用光信號。發(fā)射機120的一個或多個可以是可調諧發(fā)射機，能夠使用多區(qū)段可調諧激光器101被調諧到合適的信道波長。因此，發(fā)射機120被構造為通用的、可調諧的發(fā)射機，能夠用于波分復用系統(tǒng)100中的不同位置以及根據(jù)波分復用系統(tǒng)100中的位置被調諧為合適的信道波長。

請參考圖2，符合本揭露實施例的一個或多個多區(qū)段可調諧激光器用于波分復用的無源光網(wǎng)絡200中的發(fā)射機和/或收發(fā)器中。波分復用的無源光網(wǎng)絡200使用波分復用系統(tǒng)提供點對多點的光網(wǎng)絡架構。依照波分復用的無源光網(wǎng)絡200的一個實施例，藉由光纖、波導和/或路徑214、215-1至215-n，至少一個光線路終端210耦合于多個光網(wǎng)絡終端(ont)或者光網(wǎng)絡單元(onu)212-1至212-n。光線路終端210包括一個或多個多信道光收發(fā)器102a、102b。多區(qū)段可調諧激光器用于光網(wǎng)絡終端/光網(wǎng)絡單元中和/或光線路終端210中，以允許調諧信道波長，以下將更加詳細地加以描述。

光線路終端210位于波分復用的無源光網(wǎng)絡200的中心局(centraloffice)，光網(wǎng)絡單元(onu)212-1至212-n位于家庭、商業(yè)或者其它類型的用戶位置或經營場所。分支點213(例如，遠程節(jié)點)將主干光路徑214耦合到分離的光路徑215-1至215-n以耦合到各個用戶位置的光網(wǎng)絡單元212-1至212-n。分支點113包括一個或多個無源耦合裝置，比如光分路器(splitter)或光復用器/解復用器。一個例子中，光網(wǎng)絡單元212-1至212-n位于距離光線路終端210約20公里或不足20公里的位置。

波分復用的無源光網(wǎng)絡200還包括額外的節(jié)點或網(wǎng)絡裝置，比如以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(epon)或吉比特無源光網(wǎng)絡(gpon)節(jié)點或裝置，耦合于分支點213和不同位置或經營場所的光網(wǎng)絡單元212-1至212-n之間。波分復用的無源光網(wǎng)絡200的一種應用是提供光纖到屋(fibertothehome，ftth)或光纖入戶(fibertothepremises，fttp)，能夠跨越共同平臺傳送音頻、數(shù)據(jù)和/或視頻服務。這種應用中，中心局與提供這些音頻、數(shù)據(jù)和/或視頻的一個或多個來源或網(wǎng)絡耦合。

在波分復用的無源光網(wǎng)絡200中，不同的光網(wǎng)絡單元212-1至212-n被分配不同的信道波長以用于發(fā)射和接收光信號。一個實施例中，波分復用的無源光網(wǎng)絡200使用不同的波長波段以相對光線路終端210傳輸下行和上行光信號，以避免同一光纖上接收的信號和背向反射的傳輸信號之間的干擾。舉個例子，l-波段(例如，約1565至1625納米)用于來自光線路終端210的下行傳輸，以及c-波段(例如約1530至1565納米)用于到光線路終端210的上行傳輸。上行和/或下行信道波長通常對應國際電信聯(lián)盟(itu)網(wǎng)格。一個例子中，上行波長對準100ghz的itu網(wǎng)格，以及下行波長相對100ghz的itu網(wǎng)格略有偏移。

因此，光網(wǎng)絡單元212-1至212-n在l-波段內和c-波段內被分配不同的信道波長。位于光網(wǎng)絡單元212-1至212-n內的收發(fā)器或接收機被配置為接收l-波段(例如，λl1、λl2、…λln)中至少一個信道波長上的光信號。位于光網(wǎng)絡單元212-1至212-n內的收發(fā)器或發(fā)射機被配置為發(fā)射c-波段(例如，λc1、λc2、…λcn)中至少一個信道波長上的光信號。其它波長或波長波段也處于本文所述的系統(tǒng)和方法的范圍內。

分支點213將來自光線路終端210的下行波分復用光信號(例如，λl1、λl2、…λln)解復用，以用于將分離的信道波長傳輸?shù)礁髯缘墓饩W(wǎng)絡單元212-1至212-n。或者，分支點213提供下行波分復用光信號至每一光網(wǎng)絡單元212-1至212-n，以及每一光網(wǎng)絡單元212-1至212-n分離且處理所分配的光信道波長。個別的光信號被加密以避免在未對特定光網(wǎng)絡單元分配的光信道上的竊聽。分支點213還將來自各個光網(wǎng)絡單元212-1至212-n的上行光信號組合或復用，以在到光線路終端210的主干光路徑214上作為上行波分復用光信號(例如，λc1、λc2、…λcn)傳輸。

光網(wǎng)絡單元212-1的一個實施例包括激光器216和光檢測器(photodetector)218。激光器216用于以分配的上行信道波長(λc1)傳輸光信號。光檢測器218例如為光電二極管，以分配的下行信道波長(λl1)接收光信號。激光器216包括符合本文所述實施例的多區(qū)段可調諧激光器，被配置為例如通過改變激光器216的溫度而被調諧到分配的信道波長。這個實施例的光網(wǎng)絡單元212-1還包括與激光器216耦合的雙工器(diplexer)217和光檢測器218以及與雙工器217耦合的c+l波段濾波器219，允許光網(wǎng)絡單元212-1接收l-波段信道波長(λl1)和光網(wǎng)絡單元212-1發(fā)射c-波段信道波長(λc1)。光網(wǎng)絡單元212-1還包括溫度控制系統(tǒng)，用于控制激光器216的溫度和用于驅動激光器216的激光器驅動電路。

光線路終端210被配置為產生不同信道波長(例如，λl1、λl2、…λln)的多個光信號，以及將光信號組合為在主干光纖或路徑214上載送的下行波分復用光信號。每一光線路終端多信道光收發(fā)器202a、202b包括多信道光發(fā)射機次組件(tosa)220，用以產生和組合多信道波長的光信號。光線路終端210還被配置為將主干路徑214上載送的上行波分復用光信號分離為不同信道波長(例如，λc1、λc2、…λcn)的光信號，以及接收分離的光信號。因此，每一光線路終端多信道光收發(fā)器202a、202b包括多信道光接收機次組件(rosa)230，用以分離和接收多個信道波長的光信號。

多信道光發(fā)射機次組件220的一個實施例包括激光器222的陣列，藉由各自的射頻數(shù)據(jù)信號(tx_d1至tx_dm)被調制以產生各自的光信號。激光器222包括本文所描述的多區(qū)段可調諧激光器?？梢允褂冒ㄍ獠空{制和直接調制的各種調制技術調制激光器222。光復用器224比如陣列波導光柵(arrayedwaveguidegrating；awg)，將不同的各個下行信道波長(例如，λl1、λl2、…λlm)的光信號組合。通過改變激光器222的溫度調諧激光器222到信道波長。光發(fā)射機次組件220還包括溫度控制系統(tǒng)，用于控制激光器222和復用器224的溫度以維持期望的波長準確度或精確度。

所示的實施例中，光線路終端210進一步包括復用器204，用于將來自多信道收發(fā)器202a中的多信道光發(fā)射機次組件220的復用光信號和來自其它多信道收發(fā)器202b中的多信道光發(fā)射機次組件的復用光信號復用，以產生下行的集合波分復用光信號。

多信道光接收機次組件230的一個實施例包括解復用器232，用于分離各個上行信道波長(例如，λc1、λc2、…λcn)。光檢測器234比如光電二極管的陣列偵測各個分離的上行信道波長的光信號以及提供接收的數(shù)據(jù)信號(rx_d1至rx_dm)。所示的實施例中，光線路終端210進一步包括解復用器206，用于將上行波分復用光信號解復用為第一和第二波分復用光信號，被提供到每一收發(fā)器202a、202b中的各個多信道光接收機次組件。光線路終端210還包括雙工器208，位于主干路徑214和復用器204及解復用器206之間，這樣主干路徑214載送上行和下行信道波長。收發(fā)器202a、202b還包括其它組件，比如激光驅動器、跨阻放大器(transimpedanceamplifier；tia)和控制接口，用于發(fā)射和接收光信號。

一個例子中，每一多信道光收發(fā)器202a、202b被配置為發(fā)射和接收16個信道，這樣波分復用的無源光網(wǎng)絡200支持32個下行l(wèi)-波段信道波長和32個上行c-波段信道波長。波分復用的無源光網(wǎng)絡200的一個例子使用開關鍵控(on-offkeying)作為調制方案，作業(yè)于1.25g波特(baud)。還可以使用其它的數(shù)據(jù)速率和調制方案。

如上所述，上行和下行的信道波長跨越100ghz的國際電信聯(lián)盟網(wǎng)格上的信道波長的范圍。舉個例子，每一收發(fā)器202a、202b覆蓋用于光發(fā)射機次組件的l-波段中的16個信道波長和用于光接收機次組件的c-波段中的16個信道波長，這樣收發(fā)器202a、202b共同覆蓋32個信道。因此，復用器204將來自一個收發(fā)器202a的16信道和來自另一收發(fā)器202b的16個信道組合，以及解復用器206將一個32信道的波分復用光信號分離為兩個16信道的波分復用光信號。為了便于復用器204和解復用器206的使用，信道波長的范圍在此范圍的中間部份可以跳過信道。依照波分復用的無源光網(wǎng)絡200中使用的多信道光收發(fā)器的一個例子，期望的波長準確度或精確度為±0.05納米，以及期望的工作溫度介于-5和70℃之間。

請參考圖3，更加詳細地描述多區(qū)段可調諧激光器300，能夠用于波分復用系統(tǒng)例如波分復用的無源光網(wǎng)絡中。多區(qū)段可調諧激光器300包括半導體激光器主體302，在后端面(backfacet)304和前端面306之間延伸。激光器主體302包括多個序列式可熱調諧的激光器區(qū)段310-1至310-n，從后端面304向前端面306排列為“序列式(inline)”。以下將更詳細地加以描述，舉個例子，透過使用不同的腔室長度和/或光柵結構，每一序列式激光器區(qū)段310-1至310-n被配置為在不同的各個波長范圍內產生激光。每一序列式激光器區(qū)段310-1至310-n與一個或多個鄰接的序列式激光器區(qū)段毗連，這樣激光器主體302形成為單件。換言之，在同一芯片上共同制造序列式激光器區(qū)段310-1至310-n。

雖然所示實施例表示具有幾乎相同長度的激光器區(qū)段310-1至310-n，激光器區(qū)段310-1至310-n的一個或多個具有不同的長度。雖然所示實施例表示三個激光器區(qū)段，多區(qū)段可調諧激光器可以包括其他數(shù)目的序列式激光器區(qū)段。

每一序列式激光器區(qū)段310-1至310-n可以被熱調諧，這樣在各個波長范圍其中之一內，依照選擇的波長λs例如選擇的信道波長，從激光器主體302的前端面306發(fā)射激光?？烧{諧激光器300發(fā)射的激光主要位于選擇的波長λs處，選擇的信道以外的波長處的光線被最小化以提高性能(例如，降低噪聲)?？烧{諧激光器300發(fā)射的激光還被過濾，以去除實質部分或選擇波長以外的全部波長。

激光驅動器電路320電連接每一激光器區(qū)段310-1至310-n，用于獨立驅動每一激光器區(qū)段310-1至310-n以產生選擇的激光器區(qū)段310-1至310-n其中之一且位于各個波長范圍內的激光。激光驅動器電路320包括被配置為驅動半導體激光器的電路，通過應用足夠的驅動或工作電流(iop)以引發(fā)激射。舉個例子，光發(fā)射機中，激光驅動器電路320利用電信號比如射頻信號調制激光器區(qū)段310-1至310-n各自其一，以產生選擇的信道波長的調制光信號。

通過高于閾值電流(例如，12毫安)的較高驅動電流，足以導致選擇的或有源激光器區(qū)段中的激射，選擇的激光器區(qū)段310-1至310-n其中之一(即，具有包括選擇的信道波長的波長范圍的激光器區(qū)段)被驅動。其他的激光器區(qū)段310-1至310-n的一或多個被關閉，或者依照低于導致激射的閾值電流的較低驅動電流被驅動。舉個例子，有源激光器區(qū)段和后端面404之間的激光器區(qū)段被關閉。當來自有源激光器區(qū)段的激光穿透時，有源激光器區(qū)段和前端面306之間的激光器區(qū)段以此較低驅動電流被驅動，足夠透明以降低損耗，但是沒有激射。

溫度控制系統(tǒng)330熱耦合于每一激光器區(qū)段310-1至310-n，用于熱調諧每一激光器區(qū)段310-1至310-n到各個波長范圍內選擇的波長。與溫度變化響應，使用能夠調諧到選定波長的任意配置或技術，熱調諧激光器區(qū)段310-1至310-n。溫度控制系統(tǒng)330包括一個或多個溫度控制裝置比如熱電制冷器(thermoelectriccoolers；tec)和/或電阻加熱器，用于改變每一激光器區(qū)段的溫度，足以改變那個激光器區(qū)段內產生的波長?？梢允褂猛瑯拥臏囟瓤刂蒲b置或者使用與各個激光器區(qū)段310-1至310-n熱耦合的個體溫度控制裝置，改變每一激光器區(qū)段310-1至310-n的溫度。溫度控制系統(tǒng)330還包括溫度傳感器和/或波長監(jiān)視器以及控制電路。舉個例子，控制電路令溫度控制裝置設定溫度，從而響應可調諧激光器300處的監(jiān)視溫度或者響應可調諧激光器300發(fā)射的監(jiān)視波長。

如圖所示，舉個例子，激光器區(qū)段310-1被驅動且被調諧以產生波長范圍λ1–λx內的一個信道波長的激光，激光器區(qū)段310-2被驅動且被調諧以產生波長范圍λx–λy內的一個信道波長的激光，以及激光器區(qū)段310-n被驅動且被調諧以產生波長范圍λy–λz內的一個信道波長的激光。因此，通過驅動和熱調諧區(qū)段310-1至310-n其中之一，多區(qū)段可調諧激光器300用于產生且發(fā)射來自z信道波長的選擇的信道波長λs。通過使用具有不同的各個波長范圍的多序列式可熱調諧激光器區(qū)段310-1至310-n，可調諧激光器300能夠在較小的溫度范圍內被調諧為更寬范圍的信道波長。

一個具有16個信道的例子中，多區(qū)段可調諧激光器300包括3個序列式激光器區(qū)段，每一波長范圍各自覆蓋大約4納米且包括至少5個信道波長。雖然波長隨溫度漂移通常是材料特性的函數(shù)，一個例子中，每一激光器區(qū)段的波長可以被改變大約0.1nm/℃。因此，使用大約δ40℃的相同溫度范圍，在c-波段的不同的各個波長范圍中，每一激光器區(qū)段應該被調諧為大約5或6個不同的信道波長。

如第4圖所示，例如與分布反饋式(distributedfeedback；dfb)激光器類似，多區(qū)段可調諧激光器400的一個實施例使用不同的光柵結構以產生不同的各個波長的激光。多區(qū)段可調諧激光器400包括半導體激光器主體402，具有多個序列式可熱調諧激光器區(qū)段410-1至410-3，包括沿半導體有源區(qū)域412-1至412-3的各個光柵區(qū)段414-1至414-3。半導體有源區(qū)域412-1至412-3包括多個量子阱有源區(qū)域或者其他增益介質，能夠發(fā)射跨越波長范圍的光線光譜以及能夠將反射回增益介質的光線放大。光柵區(qū)段414-1至414-3具有光柵結構(例如，光柵周期、折射率和長度)，產生各個信道范圍內的光線。舉個例子，光柵區(qū)段414-1至414-3包括衍射或者分布反饋式激光器中使用的已知的布拉格光柵結構，用于在布拉格波長處將借助布拉格反射的光線分布反饋。

如圖所示，每一光柵區(qū)段414-1至414-3具有與不同的各個波長范圍對應的不同結構(例如，不同的光柵周期)。所示的例子中，第一激光器區(qū)段410-1中的第一光柵區(qū)段414-1被配置為反射λ1–λ5波長范圍中布拉格波長處的光線，第二激光器區(qū)段410-2中的第二光柵區(qū)段414-2被配置為反射λ6–λ10波長范圍中布拉格波長處的光線，以及第三激光器區(qū)段410-3中的第三光柵區(qū)段414-3被配置為反射λ11–λ16波長范圍中布拉格波長處的光線。激光器區(qū)段410-1至410-3被熱調諧，以改變各自波長范圍內反射的布拉格波長以及選擇激射波長。

作為光柵區(qū)段414-1至414-3內的反射和反饋的結果，雖然每一激光器區(qū)段410-1至410-3內出現(xiàn)激射，激光傳出激光器區(qū)段410-1至410-3以及有效激光腔(lasercavity)比有源的激光器區(qū)段長。因為用于激射的前端面406不需要反射，所以前端面406包括抗反射(anti-reflective；ar)涂層，例如具有低于約1％反射系數(shù)的反射率。因此，選擇的激光器區(qū)段410-1至410-3其中之一所產生的激光從前端面406發(fā)出。當激光器區(qū)段具有足夠的反射率時，后端面404也包括抗反射涂層。其他實施例中，后端面404包括具有至少約80％的反射率的高反射(highlyreflective；hr)涂層，從而反射大多數(shù)的激光到前端面406。無論哪種情況，后端面404允許一部分激光穿透后端面404以用于監(jiān)視。其他實施例中，當?shù)谝患す馄鲄^(qū)段410-1和/或第二激光器區(qū)段410-2并非有源或者被關閉時，穿透后端面404的光線不足以用于監(jiān)視目的。

圖5a和圖5b中更加詳細地表示了多區(qū)段激光器400的實施例的運作。為了選擇這個例子中第一波長范圍λ1–λ5中的信道波長λ2(圖5a)，較高的驅動電流(ioph)被施加到第一激光器區(qū)段410-1，以及較低的驅動電流(iopl)被施加到其他的激光器區(qū)段410-2、410-3。隨著第一激光器區(qū)段410-1被驅動，第一激光器區(qū)段410-1的溫度被設置為使得第一激光器區(qū)段410-1被熱調諧為選擇的信道波長λ2。第一激光器區(qū)段410-1中產生的光線被第一光柵區(qū)段414-1反射，并且處于第一激光器區(qū)段410-1內直到出現(xiàn)激射為止。然后，選擇的信道波長λ2處的激光傳出第一激光器區(qū)段410-1以及從前端面406發(fā)射。通過驅動處于較低驅動電流(iopl)的其他區(qū)段410-2、410-3，隨著選定信道波長λ2的激光穿透這些區(qū)段時，可以降低損耗。為了選擇第一波長范圍λ1–λ5中的其他信道波長，可以通過改變溫度進一步調諧可調諧激光器400。

為了選擇第二波長范圍λ6–λ10中的信道波長λ8(圖5b)，較高的驅動電流(ioph)被施加到第二激光器區(qū)段410-2，較低的驅動電流(iopl)被施加到其他激光器區(qū)段410-1、410-3。或者，有源激光器區(qū)段410-2和后端面404之間的激光器區(qū)段410-1被關閉。隨著第二激光器區(qū)段410-2被驅動，第二激光器區(qū)段410-2的溫度被設定為使得第二激光器區(qū)段410-2被熱調諧為選擇的信道波長λ8。第二激光器區(qū)段410-2中產生的光線被第二光柵區(qū)段414-2反射，并且處于第二激光器區(qū)段410-2內直到出現(xiàn)激射為止。然后，選擇的信道波長λ8處的激光傳出第二激光器區(qū)段410-2以及從前端面406發(fā)射。通過以較低的驅動電流(iopl)驅動其他區(qū)段410-1、410-3，隨著選擇的信道波長λ8的激光穿透這些區(qū)段，可降低損耗。為了選擇第二波長范圍λ6–λ10中的另一信道波長，可以通過改變溫度進一步調諧可調諧激光器400。通過類似地驅動和熱調諧第三激光器區(qū)段410-3，還可以選擇第三波長范圍λ11–λ16中的信道波長。

如圖5a和圖5b所示，在被驅動且有源的激光區(qū)段內，依照選定波長出現(xiàn)激射，但是因為光線傳出激射區(qū)段的兩端，所以激光腔在后端面404和前端面406之間有效延伸。因此，來自非有源區(qū)段的光柵的反射影響激光器性能。

一個實施例中，多區(qū)段可調諧激光器400中的激光器區(qū)段410-1至410-3具有不同的長度。本領域的技術人員判定用于調諧每一不同激光器區(qū)段410-1至410-3的性能(例如，效率和閾值電流)的長度。提供不同長度的激光器區(qū)段310-1至310-n，還可以降低來自非有源區(qū)段(例如，圖5a所示的第二區(qū)段410-2和第三區(qū)段410-3)的背向反射對多區(qū)段可調諧激光器400的模式穩(wěn)定性的影響。一個例子中，第一激光器區(qū)段410-1具有300微米的長度，第二激光器區(qū)段410-2具有400微米的長度，以及第三激光器區(qū)段410-3具有500微米的長度。

雖然圖4所示的多區(qū)段可調諧激光器400的實施例的優(yōu)勢在于無需擴大溫度范圍即可擴大波長調諧范圍，與分布反饋式激光器中的光柵類似，光柵區(qū)段414-1至414-3可以引起退化模式。這些退化模式的存在導致多模式運作、不可預測的模式或者模式跳變，有時被稱為模式簡并(modedegeneracy)。

圖6和圖7所示的其他實施例的多區(qū)段可調諧激光器600、700使用不同的光柵結構，這些光柵結構提供激光的相移以抑制模式簡并并且提供選定波長的單模式運作。一個實施例中，相移幾乎為光柵區(qū)段的布拉格波長(λb)處的激光的π/2光學相移，因為布拉格波長λb處的π/2相移等同于在光柵結構中增加λ/2＝λb/(4ne)的區(qū)段，所以也被稱為四分之一波長或者λ/4相移，其中λ為光柵的周期，ne為具有光柵的波導的有效折射率。本文所使用的“λ/4相移”指同相的激光的光學偏移為大約π/2或者等同量，充分地抑制模式簡并以提供布拉格波長處或者附近的單模式運作。術語“λ/4相移”并非必須要求與λ/4或π/2精確對應的相移、精確位于布拉格波長處的單模式運作，或者光柵本身的相位變化。術語“λ/4相移”也不需要單個的λ/4相移，而是可以包括多個較小的等同于λ/4相移的分散相移(例如，兩個λ/8相移)。雖然代表性實施例指的是λ/4相移，其他實施例的多區(qū)段可調諧激光器可以提供能夠提供單模式運作的其他相移。

通過在光柵中包括π/2相移區(qū)段，圖6所示的多區(qū)段可調諧激光器600提供λ/4相移。多區(qū)段可調諧激光器600包括激光器主體602，具有在后端面604和前端面606之間“序列”延伸的多個激光器區(qū)段610-1至610-3。激光器區(qū)段610-1至610-3包括沿半導體有源區(qū)域612-1至612-3的后向光柵區(qū)段614-1至614-3和前向光柵區(qū)段615-1至615-3。通過在一處將光柵翻轉180°(即，增加λ/2區(qū)段)，在光柵區(qū)段之間反射的激光中引入λ/4相移，后向光柵區(qū)段614-1至614-3和前向光柵區(qū)段615-1至615-3之間的相移區(qū)段616-1至616-2提供π/2光柵位移。

除了在相移區(qū)段616-1至616-3處將光柵翻轉180°以外，后向光柵區(qū)段614-1至614-3和前向光柵區(qū)段615-1至615-3也可通過沒有光柵的空白區(qū)段被分離。利用相移區(qū)段616-1至616-3將后向光柵區(qū)段614-1至614-3與前向光柵區(qū)段615-1至615-3分離，可以產生分布式布拉格反射鏡(dbr)類似功能，這樣射激腔處于正在激射的每一激光器區(qū)段內。所示實施例中，后向光柵區(qū)段614-1至614-3比前向光柵區(qū)段615-1至615-3長，從而在每一激光器區(qū)段的后向提供更高的反射率。本領域的技術人員相對于前向光柵區(qū)段615-1至615-3選擇后向光柵區(qū)段614-1至614-3的長度，作為效率和模式穩(wěn)定性之間的權衡。這個實施例中，后端面604和前端面606均具有抗反射涂層。

多區(qū)段可調諧激光器600中光柵區(qū)段的光柵耦合強度處于1-4的范圍，更特別地處于2-3的范圍。本文所使用的“光柵耦合強度”為無單位的數(shù)值，通常被描述為耦合參數(shù)κ(一般用厘米取反cm^-1測量)乘以長度l。一些實施例中，每一不同的光柵區(qū)段(例如，614-1、615-1、614-2、615-2、614-3、615-3)也具有不同的耦合強度以改善性能。

如圖6a中的波長譜650所示，除非通過引入λ/4相移抑制退化模式，否則最高反射率出現(xiàn)在峰值的布拉格波長處，但是激射出現(xiàn)在虛線654所標記的一個或兩個退化激射模式處。通過在每一激光器區(qū)段610-1至610-3中提供λ/4相移，多區(qū)段可調諧激光器600抑制退化激射模式654，以及鎖定布拉格波長處箭頭652所指示的單個激射波長(lasingwavelength)，從而提供單模式運作。如上所述，針對每一激光器區(qū)段610-1至610-3的布拉格波長(由此激射波長652)隨著溫度變化而變化。

雖然圖6所示的多區(qū)段可調諧激光器600的實施例在每一多個序列式激光器區(qū)段內提供單模式運作，在光柵本身內制造相移需要每一區(qū)段中兩個分離的光柵以及遭遇制造難題。通過提供沒有光柵的區(qū)段(即，無光柵區(qū)段)，但是光柵結構的相位沒有任何變化，圖7所示的多區(qū)段可調諧激光器700在激光中提供λ/4相移。多區(qū)段可調諧激光器700包括激光器主體702，具有多個激光器區(qū)段710-1至710-3，在后端面704和前端面706之間“序列”延伸。激光器區(qū)段710-1至710-3包括沿半導體有源區(qū)域712-1至712-3的后向光柵區(qū)段714-1至714-3、無光柵區(qū)段716-1至716-3以及前向光柵區(qū)段715-1至715-3。

后向光柵區(qū)段714-1至714-3和前向光柵區(qū)段715-1至715-3的光柵為彼此“同相”，無光柵區(qū)段716-1至716-3覆蓋后向和前向光柵區(qū)段之間的長度，為錯失光柵周期否則將與后向和前向光柵區(qū)段的光柵周期同相。因此，無光柵區(qū)段716-1至716-3具有與光柵區(qū)段不同的有效折射率，因為無光柵區(qū)段716-1至716-3在后向光柵區(qū)段714-1至714-3和前向光柵區(qū)段715-1至715-3之間相當數(shù)量的錯失光柵周期上延伸，所以有效地提供分散的相移區(qū)段。因此，無光柵區(qū)段716-1至716-3提供λ/4相移，不需要后向光柵區(qū)段714-1至714-3和前向光柵區(qū)段715-1至715-3之間的實際光柵相位的變化，以及不需要后向和前向光柵區(qū)段單獨形成為具有不同的光柵周期。

通過在后向光柵區(qū)段714-1至714-3和前向光柵區(qū)段715-1至715-3之間首先形成連續(xù)、均勻的具有期望光柵周期的光柵，然后去除部分光柵(例如，通過化學蝕刻)，形成無光柵區(qū)段716-1至716-3。美國專利號6,608,855和6,638,773中更詳細地描述了提供λ/4相移的無光柵結構和這種無光柵結構的形成方法的例子，上述資料皆被并入成為本文的一部分。

這個實施例中，后向光柵區(qū)段714-1至714-3比前向光柵區(qū)段715-1至715-3長，無光柵區(qū)段716-1至716-3比后向光柵區(qū)段714-1至714-3短且比前向光柵區(qū)段715-1至715-3長。因此，后向和前向光柵區(qū)段如同分布式布拉格反射鏡(即，后鏡和出射鏡)一樣運作，以在每一激射區(qū)段710-1至710-3內形成個體激射腔。換言之，較長的后向光柵區(qū)段714-1至714-3提供足夠的反射率以像后視鏡一樣運作，較短的前向光柵區(qū)段715-1至715-3提供足夠的反射率以像出射鏡一樣運作，導致激射且還允許激光出射。因為后向光柵區(qū)段提供足夠的反射率，后端面704不需要被涂布高反射涂層。這個實施例中，后端面704和前端面706均被涂布抗反射涂層。

一個例子中，后向光柵區(qū)段714-1至714-3具有約150微米的長度，前向光柵區(qū)段715-1至715-3具有約50微米的長度，以及無光柵區(qū)段716-1至716-3具有約100微米的長度。舉個例子，每一光柵為大約0.2微米，后向光柵區(qū)段具有750個光柵以及前向光柵區(qū)段具有250個光柵。其他尺寸和配置也有可能且屬于本揭露的范圍內。

如圖7a的波長譜750所示，除非通過引入λ/4相移抑制退化模式，最高的反射率出現(xiàn)在峰值的布拉格波長處，但是激射出現(xiàn)在虛線754所指示的一個或兩個退化激射模式處。這個實施例中，無光柵區(qū)段716-1至716-3提供近似的λ/4相移，抑制退化激光器模式754以及鎖定到箭頭752所指示的單個激射波長，處于峰值的布拉格波長處或者略有偏移。雖然激射波長752未準確地位于峰值的布拉格波長處，無光柵區(qū)段716-1至716-3提供足夠的相移以抑制模式退化，導致單模式運作。如上所述，針對每一激光器區(qū)段710-1至710-3的布拉格波長(由此激射波長752)隨溫度變化而變化。

圖8a和圖8b更加詳細地表示了多區(qū)段可調諧激光器600、700的實施例的運作。與圖5a和圖5b相關的上述運作類似，通過驅動合適的激光器區(qū)段和設定用于熱調諧的適當溫度，選擇一個信道波長。如圖8a所示，舉個例子，通過施加較高的驅動電流(ioph)，驅動對應的激光器區(qū)段，例如具有包括信道波長λ2的波長范圍(例如，λ1–λ5)，選擇一個信道波長λ2。較低的驅動電流(iopl)被施加到其他的激光器區(qū)段和/或有源激光器區(qū)段和后端面之間的任意激光器區(qū)段被關閉。一個例子中，較高的驅動電流(ioph)為大約40毫安，以及較低的驅動電流(iopl)為大約6毫安。隨著對應的激光器區(qū)段被驅動，溫度被設定為使得對應的激光器區(qū)段被熱調諧為波長范圍內的選定信道波長λ2。

如第8b圖所示，通過驅動對應的激光器區(qū)段，具有包括信道波長λ8的波長范圍(例如，λ6–λ10)，然后設定溫度以熱調諧到那個波長λ8，可以選擇不同的信道波長λ8。如圖所示，這些實施例中，借助上述前向和后向光柵區(qū)段，僅僅在激射區(qū)段中形成的個體激射腔內的選定波長處出現(xiàn)激射。因此，激射腔未延伸到這些多區(qū)段可調諧激光器的后端面和前端面。

其他實施例中，多區(qū)段可調諧激光器600的每一激光器區(qū)段之間，例如第一激光器區(qū)段610-1和第二激光器區(qū)段610-2以及第二激光器區(qū)段610-2和第三激光器區(qū)段610-3之間可以提供額外的相移區(qū)段。來自非有源激光器區(qū)段(例如，圖8a所示的第二和第三激光器區(qū)段)的光柵的反射反饋到有源激光器區(qū)段(例如，圖8a所示的第一激光器區(qū)段)，導致模式穩(wěn)定性的問題。因此，在激光器區(qū)段之間提供額外的相移(即，除了激光器區(qū)段內的相移區(qū)段以外)可以改善激光器的性能。這些額外的相移區(qū)段所提供的相移量取決于其他設計參數(shù)例如激射區(qū)段的長度。

電子束寫入技術用于在多區(qū)段可調諧激光器600、700中產生復雜的光柵，但是這種制造過程緩慢且昂貴。請參考圖9，多區(qū)段可調諧激光器900的另一實施例包括采樣光柵區(qū)段914-1至914-3，位于半導體激光器主體902中形成的各個序列式激光器區(qū)段910-1至910-3中。整個激光器區(qū)段910-1至910-3中，采樣光柵區(qū)段914-1至914-3具有相同的光柵周期(λg)，但是不同的采樣周期(λs1、λs2、λs3)。因為使用相同的光柵周期，以下更加詳細地描述簡化的制造過程。

多區(qū)段可調諧激光器900中，沿半導體激光器主體902中的半導體有源區(qū)域912-1至912-3形成序列式激光器區(qū)段910-1至910-3。半導體有源區(qū)域912-1至912-3包括多個量子阱有源區(qū)域或者其他增益介質，能夠發(fā)射跨越波長范圍的光線光譜以及能夠將反射回增益介質的光線放大。當驅動電流被施加到各個激光器區(qū)段時，采樣光柵區(qū)段914-1至914-3具有產生各個波長范圍內的光線的光柵結構和參數(shù)(例如，光柵周期、采樣周期、折射率和長度)。多區(qū)段可調諧激光器900還包括后端面904和前端面906，用于發(fā)射激光器區(qū)段910-1至910-3各自其一中產生的激光。與上述實施例類似，后端面404具有抗反射涂層或高反射涂層，以及前端面906具有抗反射涂層。

采樣光柵區(qū)段914-1至914-3各自包括周期性的光柵結構916-1至916-3，由每一采樣光柵區(qū)段914-1至914-3中提供不同采樣周期(λs1、λs2、λs3)的空白空間918-1至918-3分離。每一采樣光柵區(qū)段914-1至914-3還具有不同的占空比(dutycycle)。占空比是一個采樣周期中光柵結構的長度與采樣周期的比率(例如，lg1/λs1)。這些參數(shù)的例子可以是光柵周期λg為240納米，采樣周期λs1、λs2和λs3分別為6.1、6.7和5.3微米，以及占空比為50％。

所示的例子中，第一激光器區(qū)段910-1中的第一采樣光柵區(qū)段914-1被配置為反射λ1–λ5波長范圍中的布拉格波長的光線，第二激光器區(qū)段910-2中的第二采樣光柵區(qū)段914-2被配置為反射λ6–λ10波長范圍中的布拉格波長的光線，以及第三激光器區(qū)段910-3中的第三采樣光柵區(qū)段914-3被配置為反射λ11–λ16波長范圍中的布拉格波長的光線。激光器區(qū)段910-1至910-3被熱調諧以改變各個波長范圍內的經反射的布拉格波長以及選擇激射波長。因此，可依照上述實施例的相同方式操作多區(qū)段可調諧激光器900的實施例。

雖然所示實施例表示具有三個激光器區(qū)段910-1至910-3的多區(qū)段可調諧激光器900，但是多區(qū)段可調諧激光器900可具有其他數(shù)目的激光器區(qū)段910-1至910-3。序列式激光器區(qū)段910-1至910-3也不需要如圖所示鄰近。多區(qū)段可調諧激光器900還包括其他區(qū)段(例如，位于激光器區(qū)段之間或者位于激光器端部處)，比如提供增益用于放大在激光器區(qū)段中產生的光線的其他增益區(qū)段。

如圖10a和10b所示，具有采樣光柵的多區(qū)段可調諧激光器1000、1000’的實施例還提供激光的相移以抑制模式簡并提供選擇波長的單模式操作。如上所述，相移為采樣光柵區(qū)段的布拉格波長(λb)處的激光的π/2光學相移，也被稱為λ/4相移。例如通過在采樣光柵區(qū)段中對采樣周期進行移位，可以在采樣光柵區(qū)段中獲得λ/4相移。如圖10a所示，通過在激光器區(qū)段1010的采樣光柵區(qū)段1014中將至少一個光柵結構1016a延長半個采樣周期，多區(qū)段可調諧激光器1000的一個實施例提供λ/4相移。在采樣光柵區(qū)段1014內，采樣周期在延長的光柵結構1016a前后相同。如圖10b所示，通過將激光器區(qū)段1010的采樣光柵區(qū)段1014中的光柵結構1016之間的至少一個空白空間1018a延長半個采樣周期，另一實施例的多區(qū)段可調諧激光器1000’提供λ/4相移。在采樣光柵區(qū)段1014內，采樣周期在延長的空白空間1018a前后相同。

可以使用比電子束寫入更簡單的過程來制造具有采樣光柵的多區(qū)段可調諧激光器900、1000、1000’。通過轉移具有光柵周期的基底光柵圖案(basegratingpattern)，在半導體激光器主體的至少一個半導體層中形成具有光柵周期的連續(xù)基底光柵。然后，通過轉移具有采樣周期的采樣光柵圖案，在至少一個半導體層中的基底光柵上形成多個采樣光柵區(qū)段。舉個例子，使用全息光刻以采用感光或光刻膠材料形成基底光柵圖案和采樣光柵圖案。全息光刻包括能夠改變被曝光以形成圖案的光刻膠材料的紫外線或其他輻射，例如使用半導體激光器中用于制造布拉格或衍射光柵的已知的光刻技術。其他實施例中，通過全息曝光形成基底光柵和采樣光柵區(qū)段，例如使用已知的半導體激光器中用于制造布拉格或衍射光柵時的相位掩模。

請參考圖11a至圖11c，更加詳細地描述包括采樣光柵的多區(qū)段可調諧激光器的制造方法的一個例子。如圖11a所示，半導體激光器主體1102包括形成有源區(qū)域1112的多個半導體層1104、1106、1108，例如符合已知分布反饋式(dfb)或分布式布拉格反射鏡(dbr)半導體二極管激光器。在沿有源區(qū)域1112延伸或者平行于有源區(qū)域112的至少一個半導體層1108中形成采樣光柵區(qū)段。

如圖11a所示，輻射1120的第一次曝光在光刻膠材料1122中形成具有光柵周期(λg)的基底光柵圖案。輻射1120的第一次曝光可以是全息曝光，使用已知的全息光刻技術形成與基底光柵圖案對應的干涉圖案。然后，如圖11b所示，光刻膠材料1122中的基底光柵圖案被轉移至半導體層1108，以形成與有源區(qū)域1112平行的具有光柵周期(λg)的連續(xù)基底光柵1116。使用已知的光刻技術比如通過對光刻膠材料1122顯影以及利用基底光柵圖案蝕刻半導體層1108，可以轉移基底光柵圖案。

如圖11b所示，輻射1130的第二次曝光在光刻膠材料1132中形成采樣光柵圖案，在與不同激光器區(qū)段1010-1至1010-3對應的不同區(qū)段中具有不同采樣周期(λs1、λs2、λs3)。輻射1130的第二次曝光還可以是使用已知的全息光刻技術的全息曝光，形成與采樣光柵圖案對應的干涉圖案。其他實施例中，可以使用掩模比如相位掩模進行曝光，以在光刻膠材料中形成光柵圖案。

然后，光刻膠材料1132中的采樣光柵圖案被轉移到半導體層1108，以及被疊加到連續(xù)的基底光柵1116上以形成采樣光柵區(qū)段1114-1至1114-3，如圖11c所示。使用已知的光刻技術比如通過將光刻膠材料1132顯影以及蝕刻半導體層1108以在連續(xù)的基底光柵1116上形成采樣光柵圖案，將采樣光柵圖案轉移。將采樣的光柵圖案轉移周期性地消除了基底光柵1116，以在各個采樣光柵區(qū)段1114-1至1114-3中具有采樣周期(λs1,λs2,λs3)的基底光柵1116的片段之間形成空白空間1118。因此，使用比電子束寫入更簡單且更便宜的兩個光刻步驟，可形成采樣光柵區(qū)段1114-1至1114-3。

雖然這個例子僅僅使用兩個光刻步驟，但是方法的其他變化也可以使用額外的步驟。這種方法還可以使用不同的技術，用于形成基底光柵以及用于形成采樣光柵區(qū)段。這種方法進一步包括額外的步驟，比如涂布半導體激光器主體的端面(例如，使用抗反射涂層)以及提供電連接至每一激光器區(qū)段(例如，透過引線鍵合)。

因此，符合本文所述實施例的具有采樣光柵的序列式激光器區(qū)段的多區(qū)段可調諧激光器提供相對便宜的激光器，能夠在相對寬的范圍內被調諧以用于波分復用應用，以及可以使用相同簡單的過程加以制造。

符合一個實施例的一種可調諧激光器包括在前端面和后端面之間延伸的半導體激光器主體。激光器主體包括多個序列式激光器區(qū)段，各自被配置為獨立驅動以產生不同的各個波長范圍內的波長的激光。每一個選擇的激光器區(qū)段其中之一所產生的激光從前端面發(fā)射。序列式激光器區(qū)段的每一個包括半導體有源區(qū)域，通過受激發(fā)射用于放大各個波長范圍的波長的光線，以及沿有源區(qū)域的采樣光柵區(qū)段。采樣光柵區(qū)段被配置為產生各個波長范圍的波長。序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段具有相同的光柵周期，以及序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段分別具有不同的采樣周期。

符合另一實施例的一種光網(wǎng)絡單元包括光檢測器，用于接收一個接收信道波長的光信號，以及可調諧激光器，用于發(fā)射一個發(fā)射信道波長的光信號。接收信道波長處于l-波段或c-波段其中之一中，以及發(fā)射信道波長處于l-波段或c-波段另一個中?？烧{諧激光器包括半導體激光器主體，在前端面和后端面之間延伸。激光器主體包括多個序列式激光器區(qū)段，各自被配置為單獨驅動以在不同的各個波長范圍內產生一個波長的激光。每一個選擇的激光器區(qū)段其中之一所產生的激光從前端面發(fā)射。序列式激光器區(qū)段的每一個包括半導體有源區(qū)域，通過受激發(fā)射用于放大各個波長范圍中的波長的光線，以及沿有源區(qū)域的采樣光柵區(qū)段。采樣光柵區(qū)段被配置為產生各個波長范圍的波長。序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段具有相同的光柵周期，以及序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段分別具有不同的采樣周期。

符合再一實施例的一種波分復用系統(tǒng)包括多個終端，與不同的各個信道波長相關且被配置為在不同的各個信道波長上發(fā)射光信號。多個終端至少其一包括至少一可調諧激光器，被配置為被調諧到各自其一的信道波長?？烧{諧激光器包括在前端面和后端面之間延伸的半導體激光器主體。激光器主體包括多個序列式激光器區(qū)段，各自被配置為單獨驅動以產生不同的各個波長范圍內的一波長的激光。每一個選擇的激光器區(qū)段其中之一所產生的激光從前端面發(fā)射。序列式激光器區(qū)段的每一個包括半導體有源區(qū)域，通過受激發(fā)射用于放大各個波長范圍的一波長的光線，以及沿有源區(qū)域的采樣光柵區(qū)段。采樣光柵區(qū)段被配置為產生各個波長范圍的波長。序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段具有相同的光柵周期，以及序列式激光器區(qū)段中的采樣光柵區(qū)段分別具有不同的采樣周期。

提供符合另一實施例的一種多區(qū)段序列式可調諧激光器的生產方法。這種方法包括：提供半導體激光器主體，包括多個半導體層、前端面和后端面，其中半導體層形成半導體有源區(qū)域；在與有源區(qū)域平行的半導體層至少其一中形成連續(xù)的基底光柵，基底光柵具有光柵周期；以及在基底光柵中形成多個采樣光柵區(qū)段，其中采樣光柵區(qū)段具有不同的各個采樣周期，以形成多個序列式激光器區(qū)段，被配置為產生不同波長的激光。

雖然本文已經描述了本發(fā)明的原理，本領域的普通技術人員應該理解此說明僅為示例說明以及并非限制本發(fā)明的范圍。除了所示及描述的代表性實施例外，在本發(fā)明的范圍內可預想到其它的實施例。本領域的普通技術人員其中之一的修改或替代被視為在本發(fā)明的范圍內，本發(fā)明的范圍不受以下權利要求書的限制。