一种超结构光栅和可调谐激光器制造技术

本申请实施例公开一种超结构光栅和可调谐激光器，可同时满足性能较好的反射率和FWHM。超结构光栅通过调制函数对均匀光栅在空间上进行幅度和相位调制从而形成梳妆反射谱，调制函数通过N个阈值进行离散化处理后得到(N+1)个调制函数离散值，N为大于或等于2的正整数；(N+1)个调制函数离散值中每个调制函数离散值对应于一段折射率均匀不变的光波导或对应于一段均匀光栅；超结构光栅的反射峰的反射率通过(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占超结构光栅的光栅总长度的比例关系、超结构光栅的光栅总长度进行调节；超结构光栅的反射峰的FWHM通过该比例关系、超结构光栅的光栅总长度进行调节。

A superstructure grating and tunable laser

The embodiment of this application discloses a superstructure grating and a tunable laser, which can simultaneously satisfy better reflectivity and FWHM. Superstructure grating modulates the amplitude and phase of uniform grating in space by modulation function to form dressing reflection spectrum. The modulation function is discretized by N thresholds to obtain (N+1) discrete values of modulation function, N being a positive integer greater than or equal to 2; (N+1) discrete values of each modulation function in the discrete values of modulation function. The value corresponds to a waveguide with uniform refractive index or a grating with uniform refractive index; the ratio of the length of the waveguide to the total length of the grating of the superstructured grating and the light of the superstructured grating correspond to the discrete value of the reflection peak of the superstructured grating through at least one of the (N+1) modulation functions. The FWHM of the reflection peak of the superstructure grating is adjusted by the ratio and the total length of the superstructure grating.

【技术实现步骤摘要】
一种超结构光栅和可调谐激光器
本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种超结构光栅和可调谐激光器。
技术介绍
在光通信领域中，可调谐激光器(TunableLaser，TL)是指输出的光信号波长可在一定范围内进行调节的激光器，主要应用于大容量波分复用传输系统中。随着信息量爆炸式增长，通信市场规模持续快速膨胀，为了进一步提高带宽，相干调制技术被使用并成为100G及以上速率长距离光传输的业界主流方案。而相干调制技术对于激光器的激射线宽等性能有着苛刻的要求，各种新的需求对可调谐激光器的尺寸、成本、可靠性和性能等指标也提出了更高的要求。其中，单片集成可调谐激光器具有体积小、集成度高等优点，因此成为当前光通信领域的主流技术。单片集成可调谐激光器可以大体上通过增益区与磷化铟(IndiumPhosphide，InP)衬底上的无源区的对接制造得到。增益区一般为多量子阱(MultipleQuantumWell，MQW)，而无源区主要包括反射镜和相位区段。波长调谐是通过调节反射镜或者相位区段的折射率来实现。其中，反射镜的反射谱对波长具有选择性，常用的反射镜包括分布布拉格反射器(DistributedBraggReflection，DBR)或者微环谐振器，反射镜产生的反射谱通常为梳妆反射谱。超结构光栅(SuperStructureGrating，SSG)具有梳妆反射谱，可调谐激光器的反射镜区域可以使用SSG来反射光，如下公式(1)为SSG的折射率分布：在上述公式(1)中，当SSG具有偶数个反射峰时，n(z)的取值为当SSG具有奇数个反射峰时，n(z)的取值为ΔF与Λk、Λk+1之间满足如下公式(2)。其中，n0为SSG的平均有效折射率，Λk决定了余弦函数的周期，δn为光栅有效折射率最大值与最小值的差值，N表示调制函数由N个余弦函数组成，z表示光栅沿传播方向的位置，φk为第k个余弦函数的相位，ΔF由式(2)决定。由式(1)可以得到超结构光栅的调制函数为如下公式(3)：一段均匀光栅的反射谱只有一个主峰，超结构光栅可通过调制函数对一段均匀光栅进行调制形成梳妆反射谱。而均匀光栅的有效折射率只有高折射率nh与低折射率nl两个值。如图1所示，虚线表示为一个SSG的调制函数，SSG的调制函数为模拟的连续周期性函数，其与均匀光栅相乘后折射率的空间分布也为连续变化，不再只有nh与nl两个值，工艺上非常难制作。为了实现SSG容易制作，如式所示(4)，通常会选取一个阈值对式(3)所示的连续函数进行2级数字离散化处理。图1中的实线所示为超结构光栅调制函数使用一个阈值V1进行2级数字化离散的效果，离散后的包络函数对连续光栅的调制同样为周期性的，但折射率依然只有nh与nl两个值，仅在包络函数“1”和“-1”之间切换时会引入相移，因此容易加工制作出SSG。如图2所示，为2级离散SSG反射峰的反射率、半高全宽(FullWidthHalfMaximum，FWHM)分别与SSG总长度的关系示意图，SSG总长度决定了反射峰的反射率与FWHM，一种SSG总长度对应一种特定的反射率与FWHM，即反射峰的反射率与FWHM一一对应，因此对于2级离散的SSG而言，无法分别对反射率和FWHM进行独立优化，以取得性能较好的FWHM和反射率。综上可知，对于现有技术中的SSG，SSG反射峰的反射率和FWHM都是由SSG总长度决定的，无法对SSG的反射率和FWHM两者分别进行优化，因此无法同时满足性能较好的反射率和FWHM。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种超结构光栅和可调谐激光器，用于对超结构光栅的反射峰的反射率和FWHM分别独立进行优化，同时满足性能较好的反射率和FWHM。为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种超结构光栅，所述超结构光栅通过调制函数对均匀光栅在空间上进行幅度和相位调制从而形成梳妆反射谱，所述调制函数通过N个阈值进行离散化处理后得到(N+1)个调制函数离散值，所述N为大于或等于2的正整数；所述(N+1)个调制函数离散值中每个调制函数离散值对应于一段折射率均匀不变的光波导或对应于一段均匀光栅，所述均匀光栅为高折射率和低折射率交替变化的光波导；所述超结构光栅的反射峰的反射率通过所述(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占所述超结构光栅的光栅总长度的比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节；所述超结构光栅的反射峰的半高全宽FWHM通过所述比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节。在本申请的上述实施例中，通过将调制函数进行离散化得到(N+1)个调制函数离散值，超结构光栅的反射峰的反射率通过(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占超结构光栅的光栅总长度的比例关系、超结构光栅的光栅总长度进行调节，超结构光栅的反射峰的FWHM通过前述的比例关系、超结构光栅的光栅总长度进行调节，即超结构光栅的反射峰的反射率和FWHM都可以通过两个维度进行调节，反射峰的反射率决定了可调谐激光器的阈值和输出功率，反射峰的FWHM决定了激光器的选模特性，FWHM越小，边模抑制比越大。基于本申请实施例提供的可调谐激光器可以对反射率和FWHM分别进行优化，从而可以同时满足性能较好的反射率和FWHM。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，当所述N的取值为2时，所述调制函数进行离散化处理后得到3个调制函数离散值，所述3个调制函数离散值有一个调制函数离散值对应一段折射率均匀不变的光波导，所述3个调制函数离散值中其余两个调制函数离散值分别对应于一段均匀光栅。通过对超结构光栅的3级离散化处理可以得到分别对应于折射率均匀不变的光波导和均匀光栅的3个调制函数离散值，超结构光栅的反射峰的反射率通过3个调制函数离散值中有一个调制函数离散值所对应的折射率均匀不变的光波导长度占超结构光栅的光栅总长度的比例关系、超结构光栅的光栅总长度进行调节反射峰的反射率、FWHM，从而实现对反射率和FWHM的同时优化。结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述(N+1)个调制函数离散值中存在两个调制函数离散值对应于同一种的均匀光栅。通过控制调制函数中各个调制函数离散值对应的光波导所占光栅总长度的比例，就可以优化超结构光栅的反射率了。结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，当相邻的调制函数离散值的正负号不同或者所述相邻的调制函数离散值中有一个离散值为零时，所述相邻的调制函数离散值分别对应的光波导之间加入有相移。当调制函数的符号发生变化时在光波导之间切入相移，从而使得超结构光栅的反射谱更平坦，提高超结构光栅的反射性能。第二方面，本申请实施例还提供一种可调谐激光器，所述可调谐激光器包括：反射区，其中，所述反射区，用于通过如前述第一方面中任一项所述的超结构光栅对光信号进行调谐。本申请实施例还提供基于前述的超结构光栅的可调谐激光器。在本申请实施例提供的可调谐激光器中，通过将调制函数进行离散化得到(N+1)个调制函数离散值，超结构光栅的反射峰的反射率通过(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占超结构光栅的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结构光栅，其特征在于，所述超结构光栅通过调制函数对均匀光栅在空间上进行幅度和相位调制从而形成梳妆反射谱，所述调制函数通过N个阈值进行离散化处理后得到(N+1)个调制函数离散值，所述N为大于或等于2的正整数；所述(N+1)个调制函数离散值中每个调制函数离散值对应于一段折射率均匀不变的光波导或对应于一段均匀光栅，所述均匀光栅为高折射率和低折射率交替变化的光波导；所述超结构光栅的反射峰的反射率通过所述(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占所述超结构光栅的光栅总长度的比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节；所述超结构光栅的反射峰的半高全宽FWHM通过所述比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种超结构光栅，其特征在于，所述超结构光栅通过调制函数对均匀光栅在空间上进行幅度和相位调制从而形成梳妆反射谱，所述调制函数通过N个阈值进行离散化处理后得到(N+1)个调制函数离散值，所述N为大于或等于2的正整数；所述(N+1)个调制函数离散值中每个调制函数离散值对应于一段折射率均匀不变的光波导或对应于一段均匀光栅，所述均匀光栅为高折射率和低折射率交替变化的光波导；所述超结构光栅的反射峰的反射率通过所述(N+1)个调制函数离散值中的至少一个调制函数离散值所对应的光波导长度占所述超结构光栅的光栅总长度的比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节；所述超结构光栅的反射峰的半高全宽FWHM通过所述比例关系、所述超结构光栅的光栅总长度进行调节。2.根据权利要求1所述的超结构光栅，其特征在于，当所述N的取值为2时，所述调制函数进行离散化处理后得到3个调制函数离散值，所述3个调制函数离散值有一个调制函数离散值对应一段折射率均匀不变的光波导，所述3个调制函数离散值中其余两个调制函数离散值分别对应于一段均匀光栅。3.根据权利要求1或2所述的超结构光栅，其特征在于，所述(N+1)个调制函数离散值中存在两个调制函数离散值对应于同一种的均匀光栅。4.根据权利要求1或2所述的超结构光栅，其特征在于，当相邻的调制函数离散值的正负号不同或者所述相邻的调制函数离散值中有一个离散值为零时，所述相邻的调制函数离散值分别对应的光波导之间加入有相移。5.一种可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器包括：反射区，其中，所述反射区，用于通过如权利要求1至4中任一项所述的超结构光栅对光信号进行调谐。6.根据权利要求5所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器，还包括：增益区和相位区，其中；所述反射区包括：第一反射镜和第二反射镜；所述增益区通过光波导分别和所述第一反射镜、所述相位区进行级联；所述相位区与所述增益区、所述第二反射镜相级联；所述增益区，用于产生光信号；所述相位区，用于对所述光信号进行相位调节，使所述可调谐激光器能够微调所述光信号的激射波长。7.根据权利要求6的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器，还包括：半导体光放大器SOA和光探测器PD；所述第一反射镜通过光波导和所述SOA进行级联，所述第二反射镜通过光波导和所述PD进行级联；所述SOA，用于对所述光信号进行功率放大；所述PD，用于对所述光信号进行功率监测或功率衰减。8.根据权利要求6所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器，还包括：第一SOA和第二SOA；所述第一反射镜通过光波导和所述第一SOA进行级联，所述第二反射镜通过光波导和所述第二SOA进行级联；所述第一SOA，用于对所述第一反射镜射出的光信号进行功率放大；所述第二SOA，用于对所述第二反射镜射出的光信号进行功率放大。9.根据权利要求5所述的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器，还包括：多模干涉MMI耦合器、增益区和相位区；所述反射区包括：第一反射镜和第二反射镜；所述MMI耦合器的一侧有一个端口，与所述相位区相连接，所述MMI耦合器的另一侧有两个端口，分别与所述第一反射镜和所述第二反射镜相连接；所述相位区两侧分别与增益区和MMI的一个端口相级联；所述增益区，用于产生光信号；所述相位区，用于对所述光信号进行相位调节，使所述可调谐激光器能够微调所述光信号的激射波长。10.根据权利要求9的可调谐激光器，其特征在于，所述可调谐激光器，还包括：相位调整模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：武林，陈宏民，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44