一种具有高单模成品率的渐变脊波导分布反馈激光器制造技术

一种高单模成品率的分布反馈激光器，包括激光谐振腔、布拉格光栅；布拉格光栅为啁啾光栅或者等效的啁啾光栅，并位于谐振腔内，其等效折射率沿谐振腔腔长方向是变化的；该激光器的模式增益沿谐振腔腔长方向变化；该激光器输出单纵模。本发明专利技术由于采用啁啾光栅或者等效的啁啾光栅，同时使激光器的模式增益沿腔长方向变化，并通过在激光器两端面分别镀高反膜和增透膜配合，能够提高激光器在布拉格阻带指定的一边，即蓝边或者红边光激射的概率，进而提高激光器的单模成品率。本发明专利技术的技术方案能够有效解决现有DFB激光器单模成品率低的问题，并且该DFB半导体激光器与传统脊波导DFB激光器的制备工艺几乎相同，因而制作成本相当。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高单模成品率的渐变脊波导分布反馈激光器
本专利技术属于激光器领域，更具体地，涉及一种高单模成品率的分布反馈激光器。
技术介绍
随着光通信技术的日益快速地发展，目前对半导体激光器的需求日益增加。由于分布式反馈半导体激光器(DFB-LD)能在更宽的工作温度和工作电流范围内抑制模式跳变，保证单纵模输出，因此普遍的应用于光通信领域中。一般的DFB半导体激光器采用均匀光栅，其反馈方式主要是利用光栅中的折射率周期性变化产生的，即折射率耦合(Index-Coupling)。在端面反射率为0的理想情况下，这种激光器存在两个简并的纵模，这两个纵模对称分布在布拉格波长两边。也就是说，折射率耦合DFB半导体激光器原理上是双模工作的。实际的DFB半导体激光器中，激光器两端面是存在反射的，由于解理的原因，激光器端面反射的相位具有随机性。在折射率耦合DFB激光器中，由于端面反射和相位的存在，模式简并在一定程度上被消除，因此器件可以实现单纵模工作。但是由于端面反射相位具有随机性，导致激光器单模的成品率低。在实际中一般将激光器一端镀HR膜(即，高反膜)，另一端镀AR膜(即，增透膜)，虽然利用这种方法能使DFB半导体激光器静态工作时的边模抑制比达到30dB，但是在高速调制时，边模抑制比会出现明显的减小。此类均匀光栅DFB激光器的另一主要问题是即便为单模工作，其激射模具有布拉格蓝边波长与红边波长的概率各占一半，当需要精确指定工作波长时，成品率还要再减少一半。为了达到更好的单模工作效果及单模成品率，可以采用在光栅的中心引入一个四分之一波长(λ/4)相移区的方法[1]。该方法的优点是其模式的阈值增益差大，可以实现激光器在布拉格波长上的单模工作，但是它的光栅制作工艺比较复杂，成本较高，而且由于腔的对称性使其两边光的输出功率为一致，于是在实际使用中因为只有一边的功率可被光纤耦合输出而有一半的光功率被浪费。除此之外，很多方案被提出以解决DFB半导体激光器双模工作的缺点，例如增益耦合DFB-LD、损耗耦合DFB-LD以及二阶光栅DFB-LD。H.Kogelnik首先提出增益耦合和损耗耦合DFB半导体激光器的概念[2]。随后，Y.Nakano[3]报道了单纵模工作的损耗耦合DFB-LD，虽然它的边模抑制比高，抗端面反射影响，但是由于在光栅中引入损耗，所以导致其阈值大。Y.Luo[4]报道出利用MOCVD制作的增益耦合的DFB半导体激光器。G.P.Li[5]报道了部分增益耦合的1.55μm应变层多量子阱DFB半导体激光器，它们具有单模产量高，边模抑制比高，抗端面反射影响等优点，但是由于在光栅制作中要刻蚀到有源区，使得其工艺难度大，容易在有源区引入大量的非辐射复合缺陷，使得激光器性能不稳定，成品率低，寿命短，因此没有被广泛的应用。上个世纪七八十年代二阶光栅DFB半导体激光器被提出[6－7]。九十年代初，C.M.Wu[8]报道了光通信波段的二阶光栅DFB激光器。二阶光栅DFB-LD虽然能够的实现激光器的单纵模输出，但是二阶光栅衍射效率很低，造成激光器的腔长很长以及阈值很高。现有的技术文献如下：[1].Utaka,K.,etal.,λ/4-shiftedInGaAsP/InPDFBlasers.QuantumElectronics,IEEEJournalof,1986.22(7):p.1042-1051.[2].Kogelnik,H.andC.V.Shank,CoupledWaveTheoryofDistributedFeedbackLasers.JournalofAppliedPhysics,1972.43(5):p.2327-2335.[3].Nakano,Y.,Y.LuoandK.Tada,Facetreflectionindependent,singlelongitudinalmodeoscillationinaGaAlAs/GaAsdistributedfeedbacklaserequippedwithagain‐couplingmechanism.AppliedPhysicsLetters,1989.55(16):p.1606-1608.[4].Luo,Y.,etal.,Purelygain-coupleddistributedfeedbacksemiconductorlasers.AppliedPhysicsLetters,1990.56(17):p.1620-1622.[5].Li,G.P.,etal.,Partlygain-coupled1.55μmstrained-layermultiquantum-wellDFBlasers.QuantumElectronics,IEEEJournalof,1993.29(6):p.1736-1742.[6].Streifer,W.,D.R.ScifresandR.Burnham,CoupledwaveanalysisofDFBandDBRlasers.QuantumElectronics,IEEEJournalof,1977.13(4):p.134-141.[7].Kazarinov,R.F.andC.H.Henry,Second-orderdistributedfeedbacklaserswithmodeselectionprovidedbyfirst-orderradiationlosses.QuantumElectronics,IEEEJournalof,1985.21(2):p.144-150.[8].Wu,C.M.,etal.,Electricallypumpedcircular-gratingdistributed-Bragg-reflectorlasers.PhotonicsTechnologyLetters,IEEE,1992.4(9):p.960-963.
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种高单模成品率的分布反馈激光器，其中通过对布拉格光栅、谐振腔的形状以及激光器结构参数等进行改进，使激光器的布拉格光栅等效于啁啾光栅,并使模式增益沿腔长方向变化,与现有技术相比能够有效解决现有DFB激光器单纵模成品率低的问题，并且该DFB半导体激光器跟普通的DFB激光器制备工艺几乎相同，现有DFB激光器的制备工艺完全适用于该DFB半导体激光器的制作。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种高单模成品率的分布反馈激光器，包括激光谐振腔、布拉格光栅，其特征在于，所述谐振腔具有激光输出端面，所述谐振腔的腔长方向与该激光输出端面垂直；所述布拉格光栅为啁啾光栅或者等效的啁啾光栅，该布拉格光栅位于所述谐振腔内，其等效折射率沿谐振腔腔长方向是变化的；所述分布式反馈激光器的模式增益沿谐振腔腔长方向变化；所述分布式反馈激光器单纵模输出。作为本专利技术的进一步优选，所述激光谐振腔具有向外凸出的脊，所述脊的凸出方向垂直于所述布拉格光栅的平面，并与所述谐振腔腔长方向垂直；所述布拉格光栅位于所述激光谐振腔脊的下面或者中间；所述脊在所述布拉格光栅平面上的投影落在所述布拉格光栅上，并呈喇叭形，该喇叭形投影具有两条相互平行的边，所述两条相互平行的边的边长不相等，所述谐振腔腔长方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高单模成品率的分布反馈激光器，包括激光谐振腔、布拉格光栅，其特征在于，所述谐振腔具有激光输出端面，所述谐振腔的腔长方向与该激光输出端面垂直；所述布拉格光栅为啁啾光栅或者等效的啁啾光栅，该布拉格光栅位于所述谐振腔内，其等效折射率沿谐振腔腔长方向是变化的；所述分布式反馈激光器的模式增益沿谐振腔腔长方向变化；所述分布式反馈激光器单纵模输出。

【技术特征摘要】
1.一种高单模成品率的分布反馈激光器，包括激光谐振腔、布拉格光栅，其特征在于，所述谐振腔具有激光输出端面，所述谐振腔的腔长方向与该激光输出端面垂直；所述布拉格光栅为啁啾光栅或者等效的啁啾光栅，该布拉格光栅位于所述谐振腔内，其等效折射率沿谐振腔腔长方向是变化的；所述分布式反馈激光器的模式增益沿谐振腔腔长方向变化；所述分布式反馈激光器单纵模输出；此外，该分布反馈激光器为折射率耦合式分布反馈激光器；所述激光谐振腔具有向外凸出的脊，所述脊的凸出方向垂直于所述布拉格光栅的平面，并与所述谐振腔腔长方向垂直；所述布拉格光栅位于所述激光谐振腔脊的下面或者中间；所述脊在所述布拉格光栅平面上的投影落在所述布拉格光栅上，并呈喇叭形，该喇叭形投影具有两条相互平行的边，所述两条相互平行的边的边长不相等，所述谐振腔腔长方向与所述两条相互平行的边垂直。2.如权利要求1所述的高单模成品率的分布反馈激光器，其特征在于，所述谐振腔的光场限制因子沿谐振腔腔长方向变化。3.如权利要求1所述的高单模成品率的分布反馈激光器，其特征在于，在所述两条相互平行的边的边长长的一端的所述谐振腔的端面上镀有高反膜，在所述两条相互平行的边的边长短的一端的所述谐振腔的端面上镀有增透膜，能够使所述分布式反馈激光器在输出光谱的布拉格阻带蓝边激射的概率大于红边激射的概率。4.如权利要求1所述的高单模成品率的分布反馈激光器，其特征在于，在所述两条相互平行的边的边长短的一端的所述谐振腔的端面上镀有高反膜，在所述两条相互平行的边的边长长的一端的所述谐振腔的端面上镀有增透膜，能够使所述分布式反馈激光器在输出光谱的布拉格阻带红边激射的概率大于蓝边激射的概率。5.如权利要求1－4任意一项所述的高单模成品率的分布反馈激光器，其特征在于，所述布拉格光栅为等效的啁啾光栅，所述两条相互平行的边的边长均在0到3μm之间，并且两条边不相等。6.如权利要求1所述的高单模成品率的分布反馈激光器，其特征在于，所述分布式反馈激光器由下而上依次包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洵，奚燕萍，柯程，鲍士伟，黄卫平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42