損耗譜， 在DBR激光器中，αη(λ)由DBR光柵反射譜決定。由此可知，我們可以通過對布拉格光柵 反射峰位置的調(diào)整，調(diào)整激光器的激射波長。在普通的DBR激光器中，均勻光柵的反射譜只 有一個反射峰，將反射峰移入有源區(qū)的增益譜帶寬內(nèi)，激光器將在反射峰處激射。而在取樣 光柵DBR激光器中，反射譜呈梳狀，且強度大小不一（如圖3)。一般反射最強烈的在0級反 射峰處，其次是+1級或者-1級反射峰。通過調(diào)整0級反射峰，+1級或者-1級的位置以及 增益譜帶寬大小及位置，使得0級反射峰處，增益很小或者沒有增益，而使得+1級或者-1 級反射峰受收到的增益最大。兩者共同作用可以使得+1級或者-1級反射峰處的閾值增益 最低，從而實現(xiàn)激光器在+1級或者-1級反射峰處激射的目的（如圖4)。而取樣光柵的+1 級或者-1級反射峰與0級反射峰的位置如前述可以通過取樣周期的大小靈活調(diào)整，因此可 以在〇級反射峰位置固定的情況下，進一步的可以調(diào)整DBR激光器的起始激射波長。而取 樣周期一般比較大，取樣圖案可以通過普通光刻的方式低成本，快速的制得。
[0030] 在本發(fā)明實施例中，取樣DBR光柵0級反射峰一般處于遠離有源區(qū)10增益譜峰值 的位置處，使得取樣DBR光柵0級反射峰處的增益很小或者呈現(xiàn)吸收狀態(tài)；激光器在有源區(qū) 上設有電極11，注入電流，使得有源區(qū)10產(chǎn)生增益；激光器在相位區(qū)20及光柵區(qū)上均設有 電極21，通過注入電流或者熱效應改變相位區(qū)20或者光柵區(qū)的有效折射率，改變?nèi)覦BR 光柵反射譜的位置，調(diào)整激光器的激射波長；取樣DBR光柵0級反射峰可以處于有源區(qū)增益 峰長波方向，也可以處于有源區(qū)增益峰短波方向；取樣DBR光柵通過適當?shù)娜又芷谠O計， 使得+1級或者-1級反射峰，處于有源區(qū)增益峰值附近，獲得較大的增益，使得此處的閾值 增益最低；取樣DBR光柵的取樣周期可以靈活的在同一晶圓上進行調(diào)整，使得在0級反射峰 一致的情況下，+1級或者-1級反射峰在不同取樣DBR激光器中的位置并不相同。進而使 得不同取樣DBR激光器的起始激射波長不同，適應集成器件的使用。
[0031] 請再參閱圖、圖5并結合參閱圖6至圖8所示，圖5包含一段提供增益的有源區(qū) 10,一段進行相位調(diào)整的無源波導區(qū)20,一段包含取樣布拉格光柵的波導光柵區(qū)30。
[0032] 有源區(qū)10通常采用InGaAsP/InP材料制作，內(nèi)含量子阱增益區(qū)13,在本實施例中， 進行相位調(diào)整的無源波導區(qū)20以及包含取樣光柵的波導光柵區(qū)30都與的有源區(qū)10采用 同一材料及單片集成的方式制作。采用的制作工藝如普通DBR半導體激光器，在本實施例 中，波導采用脊型波導結構。所不同的地方在于本實施例中，普通DBR激光器中的均勻光柵 被替換成了取樣光柵22。在有源區(qū)10,相位區(qū)20,光柵區(qū)30上分別含有電極11、21、31，用 以對有源區(qū)注入電流提供增益及改變相位區(qū)及光柵區(qū)的有效折射率。
[0033] 本例中布拉格波導光柵的有效折射率為3. 4。利用全息曝光法聯(lián)合普通光刻，制 作取樣光柵。取樣光柵的光柵周期為242. 64nm，取樣光柵22的取樣周期為5um，取樣周期 數(shù)N為40。通過簡單的計算我們可以得到波拉個波導光柵的反射譜如圖6。光柵反射譜的 〇級反射峰位于1650nm處，+1級反射峰位于1570nm處。+1級反射峰波長與取樣周期P的 關系如圖7。
[0034] 在圖6中，我們同時顯示了本例中采用的有源區(qū)的增益譜及取樣DBR反射鏡反射 譜，可以看出有源區(qū)10增益譜峰值約在1570nm處，增益譜半高寬約為100nm?？梢钥闯鋈?樣光柵的〇級反射峰位于有源區(qū)增益譜范圍以外，而+1級反射峰111位于增益譜范圍內(nèi)。 因此只有+1級反射峰能夠?qū)τ性磪^(qū)10產(chǎn)生的受激輻射光進行有效的反饋，通過調(diào)整相位 區(qū)的有效折射率，調(diào)整DBR激光器內(nèi)的腔模位置，使DBR激光器內(nèi)的腔模與+1級反射峰峰 值對準。當有源區(qū)增益足夠克服激光器腔內(nèi)的損耗時，激光器產(chǎn)生激光。產(chǎn)生的激光波長 位于+1級反射峰位置處。
[0035] 通過在制作取樣光柵時對取樣周期進行調(diào)整，在0級反射峰位置不變的情況下， 可以靈活的調(diào)整+1級反射峰位置，進而可以調(diào)整可調(diào)諧DBR激光器的起始波長。而取樣光 柵的取樣圖案通常使用普通光刻制作，因此可以低成本快速的制得，從而避免了采用電子 束光刻這種昂貴，效率低的方式。最后在激光器兩端靠近有源區(qū)的端面鍍上部分反射膜12， 靠近光柵的端面上鍍上增透模32。
【主權項】
1. 一種可調(diào)諧波長半導體激光器，包括一段提供增益的半導體有源區(qū)、一段進行相位 調(diào)節(jié)的無源波導區(qū)以及一段含有取樣布拉格光柵的無源波導光柵區(qū)，取樣布拉格光柵反射 譜為梳狀反射譜，其特征在于：有源區(qū)、波導區(qū)以及光柵區(qū)依序縱向相連，各區(qū)分別具有電 極，在有源區(qū)中，有一部分端面鍍有反射膜，同時光柵區(qū)的端面鍍有低反射膜，其中有源區(qū) 電極用于有源區(qū)電流注入，相位區(qū)電極及光柵區(qū)電極用于對波導進行電流注入或者通過加 熱的方式改變相位區(qū)波導及光柵區(qū)波導的折射率。2. 如權利要求1所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：有源區(qū)、波導區(qū)以及光 柵區(qū)之間的連接為直接耦合連接，或者為通過透鏡通過空間光路連接。3.如權利要求2所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：取樣布拉格光柵包括 布拉格中心波長，有源區(qū)包括增益峰，布拉格中心波長遠離有源區(qū)增益峰，布拉格中心波長 在增益峰短波方向，或者在增益峰長波長方向。4.如權利要求3所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：布拉格中心波長與有 源區(qū)增益峰相差大于50nm，以此避免激光器在布拉格中心波長處激射。5.如權利要求4所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：取樣布拉格光柵的取 樣周期為P，通過取樣布拉格光柵形成梳狀反射譜，其中+1或-1級反射峰處于有源區(qū)增益 帶寬內(nèi)，取樣布拉格光柵+1級反射峰或-1級反射峰與布拉格中心波長的間距由取樣周期 P決定。6. 如權利要求5所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：有源區(qū)包含增益介質(zhì) 的半導體材料，其波導結構是脊型結構，或者是條形結構。7.如權利要求6所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：波導區(qū)以及光柵區(qū)與 有源區(qū)采用同一半導體材料體系單片集成，或者與有源區(qū)采用不同的半導體材料體系混合 集成。8. 如權利要求7所述的可調(diào)諧波長半導體激光器，其特征在于：組成光柵區(qū)與波導區(qū) 采用的材料是三五族半導體材料，或者是硅材料、二氧化硅材料、氮化硅材料及聚合物材 料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可調(diào)諧波長半導體激光器，包括有源區(qū)、一段進行波導區(qū)以及光柵區(qū)，取樣布拉格光柵反射譜為梳狀反射譜，其中：有源區(qū)、波導區(qū)以及光柵區(qū)依序縱向相連，各區(qū)分別具有電極，在有源區(qū)中，有一部分端面鍍有反射膜，同時光柵區(qū)的端面鍍有低反射膜，其中有源區(qū)電極用于有源區(qū)電流注入，相位區(qū)電極及光柵區(qū)電極用于對波導進行電流注入或者通過加熱的方式改變相位區(qū)波導及光柵區(qū)波導的折射率，藉由前述構造，解決了復雜光子集成器件的制作的技術問題，達成了成本低廉、適應面廣及調(diào)整靈活的良好效果。
【IPC分類】H01S5/30, H01S5/06
【公開號】CN105356292
【申請?zhí)枴緾N201510856643
【發(fā)明人】趙建宜, 王任凡, 張明洋
【申請人】武漢電信器件有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月30日