用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器制造技术

本申请提供了一种用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器。本申请中采用超结构光栅作为反射镜，并在该超结构光栅所在区域的周围形成悬空结构，利用悬空结构在超结构光栅所在区域周围形成热隔离，提高热阻，减少了热量流失，使得热量集中在超结构光栅所在区域，从而能够提高反射镜结构的热调谐效率，有利于降低可调激光器的整体功耗。同时，通过设置底部支撑结构为悬空结构提供底部支撑，能够增强悬空结构的机械强度。另外，使得位于悬空结构下方的任意两个底部支撑结构在超结构光栅中对应的区域落在超结构光栅的空间周期中的不同位置，在热调谐时有助于避免超结构光栅的反射谱的平坦性恶化，从而有助于避免可调激光器性能的恶化。

Reflector Structure and Tunable Laser for Tunable Laser

This application provides a reflector structure and a tunable laser for tunable lasers. In this application, a superstructure grating is used as a mirror, and a suspended structure is formed around the area where the superstructure grating is located. The suspended structure is used to form thermal isolation around the area where the superstructure grating is located, so as to improve the thermal resistance, reduce the heat loss, and concentrate the heat in the area where the superstructure grating is located. The thermal tuning efficiency of the mirror structure is conducive to reducing the overall power consumption of the tunable laser. At the same time, the mechanical strength of the suspension structure can be enhanced by setting the bottom support structure to provide the bottom support for the suspension structure. In addition, the corresponding regions of any two bottom support structures located below the suspended structure fall in different positions in the spatial period of the superstructure grating, which is helpful to avoid the deterioration of the flatness of the reflection spectrum of the superstructure grating during thermal tuning, and thus to avoid the deterioration of the performance of the tunable laser.

【技术实现步骤摘要】
用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器
本申请涉及激光器领域，并且更具体地，涉及用于可调激光器的反射镜结构和可调激光器。
技术介绍
在光通信领域，可调激光器(TunableLaser，TL)是指输出波长可在一定范围内进行调节的激光器。单片集成可调激光器具有体积小、集成度高等优点，因此成为当前光通信领域的主流技术。以单片集成Y分支型可调激光器为例，如图1所示，单片集成Y分支型可调激光器由增益区、相位区、多模干涉(Multi-modeInterferometer,MMI)耦合器、反射镜结构1和反射镜结构2组成。有源增益区一般为多量子阱(MultipleQuantumWell，MQW)，当受到电注入时，将电能转化为光能，从而提供增益。反射镜结构1和反射镜结构2的反射谱对波长具有选择性，用来进行波长调谐。反射镜结构中常用的反射镜可以为分布布拉格反射镜(DistributedBraggReflection，DBR)或者微环。Y分支型单片集成可调激光器对波长进行调节，本质上就是调节反射镜或者相位区光波导的折射率，对光波导折射率进行调节的原理主要有量子限制斯塔克效应(QuantumConfinedStarkEffect，QCSE)、电流注入和热调谐，其中QCSE效应对折射率的改变量相对较小，在激光器中应用较少；电流注入对折射率改变量大，且瞬态响应非常快(纳秒级)，被广泛应用，但电流注入会引入很大的波导损耗，导致激光器的激射线宽为兆赫兹级别，不能满足相干光通信系统的要求；热调谐通过改变材料的温度效应来改变折射率，虽然响应速率比电流注入慢，但其调谐损耗相对电流注入要小很多，可以实现小于400千赫兹(kHz)的线宽，从而满足相干光通信系统的要求。然而，对于相同的波长调谐范围，电流注入调谐比热调谐功耗要小很多，比如对于DBR反射镜的反射谱调谐6nm，热调谐组件的功耗(如大于100毫瓦(mW))可以远超基于电流的调谐组件的功耗(约15mW)。综上，与电流注入调谐相比，热调谐的优点在于可以获得更窄的激光器线宽，而缺点在于调谐组件的功耗过大。热调谐是通过在反射镜结构中的反射镜区域放置加热器(一般为加热电阻)来实现的。通过调节加热器的功率，就可以改变加热器的温度，从而改变反射镜区域的温度，最终通过温度效应改变反射镜区域的折射率来调节反射镜的反射主峰的波长位置。为了调节相同的波长范围，可调激光器中的热调谐组件的功耗越小，意味着调谐组件的热调节效率更高，激光器的整体功耗也就越低。因此，如何降低热调谐组件的功耗成为需要解决的问题。
技术实现思路
本申请提供一种用于可调激光器的反射镜和可调激光器，能够降低可调激光器的整体功耗。第一方面，提供了一种用于可调激光器的反射镜结构，该反射镜结构包括：从下至上依次堆叠的衬底层、支撑层、下包层、波导层、上包层和加热器层；所述反射镜结构还包括超结构光栅，所述超结构光栅沿着光在所述波导层中的传播方向设置在所述上包层与所述下包层之间，所述加热器层位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域；所述支撑层包括第一子支撑层和第二子支撑层，所述第一子支撑层和所述第二子支撑层沿着光在所述波导层中的传播方向位于所述衬底层的上表面的两侧，所述衬底层、所述第一子支撑层、第二子支撑层和所述下包层之间形成沿着光在所述波导层中的传播方向延伸的空间，沿着光在所述波导层中的传播方向在所述上包层的上表面上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域的两侧，所述第一开口和所述第二开口向下穿透所述上包层、所述波导层和所述下包层到达所述空间，所述支撑层还包括位于所述空间内的多个底部支撑结构，所述多个底部支撑结构沿着光在所述波导层中的传播方向排列在所述空间内，用于从底部支撑所述空间上方位于所述第一开口与所述第二开口之间的悬空结构，第一底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第一空间周期的第一区域，第二底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第二空间周期的第二区域，所述第一区域在所述第一空间周期中的相对位置与所述第二区域在所述第二空间周期中的相对位置不同，所述第一底部支撑结构和所述第二底部支撑结构为所述多个底部支撑结构中的任意两个底部支撑结构。其中，所述超结构光栅的空间周期指的是：所述超结构光栅的调制函数的周期在所述超结构光栅上对应的距离。所述超结构光栅的第一空间周期和所述超结构光栅的第二空间周期可以是位于所述超结构光栅上的同一个空间周期，也可以是位于所述超结构光栅上的不同的空间周期。所述第一区域在所述第一空间周期中的相对位置与所述第二区域在所述第二空间周期中的相对位置不同包括：所述第一区域到所述第一空间周期的起始端(或终点端)的距离与所述第二区域到所述第二空间周期的起始端(或终点端)的距离不同。本专利技术实施例的用于可调激光器的反射镜结构采用超结构光栅作为反射镜，并在该超结构光栅所在区域形成悬空结构，利用悬空结构在超结构光栅所在区域周围形成热隔离，提高热阻，减少了热量流失，使得热量集中在超结构光栅所在区域，从而能够提高反射镜结构的热调谐效率，有利于降低可调激光器的整体功耗。同时，通过设置底部支撑结构为悬空结构提供底部支撑，能够增强悬空结构的机械强度。另外，使得位于悬空结构下方的任意两个底部支撑结构在超结构光栅中对应的区域落在超结构光栅的空间周期中的不同位置，在热调谐时有助于避免超结构光栅的反射谱的平坦性恶化，从而有助于避免可调激光器性能的恶化。在一些可能的实现方式中，所述第一开口和所述第二开口在沿着光在所述波导层中的传播方向上分别具有不同的宽度。这样在反射镜结构的制作过程中，通过在这些开口注入刻蚀剂能够在开口较窄的部分形成底部支撑结构。在一些可能的实现方式中，所述悬空结构在沿着光在所述波导层中的传播方向上具有不同的宽度。这样在反射镜结构的制作过程中，通过在开口注入刻蚀剂能够在悬空结构较宽的部分形成底部支撑结构。在一些可能的实现方式中，所述反射镜结构还包括：上阻挡层和下阻挡层，所述上阻挡层位于所述下包层与所述支撑层之间，所述下阻挡层位于所述支撑层与所述衬底层之间。通过设置上阻挡层和下阻挡层，能够防止刻蚀掉下包层和衬底层。在一些可能的实现方式中，所述反射镜结构还包括：介质层，所述介质层位于所述上包层和所述加热器层之间，所述加热器层位于所述介质层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域。介质层可以用于防止加热器的电流泄露到上包层中。在一些可能的实现方式中，所述介质层还覆盖所述第一开口和所述第二开口的内壁。这样能够保护上包层、波导层、下包层的侧面不被刻蚀剂腐蚀。在一些可能的实现方式中，所述反射镜结构还包括：缓冲层，所述缓冲层位于所述支撑层和所述衬底层之间。在一些可能的实现方式中，所述超结构光栅位于所述上包层中，或部分位于所述上包层且部分位于所述波导层，或位于所述波导层中，或部分位于所述下包层且部分位于所述波导层，或位于所述下包层中。在一些可能的实现方式中，所述超结构光栅的调制函数如下所示：其中，N为所述超结构光栅的调制函数的反射主峰的数量，为自然数，为相位，z表示所述超结构光栅上沿光的传播方向的位置，Λk为余弦函数的空间周期。第二方面，提供了一种可调激光器，该可调激光器包括：增益区、第一相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可调激光器的反射镜结构，其特征在于，包括：从下至上依次堆叠的衬底层、支撑层、下包层、波导层、上包层和加热器层；所述反射镜结构还包括超结构光栅，所述超结构光栅沿着光在所述波导层中的传播方向设置在所述上包层与所述下包层之间，所述加热器层位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域；所述支撑层包括第一子支撑层和第二子支撑层，所述第一子支撑层和所述第二子支撑层沿着光在所述波导层中的传播方向位于所述衬底层的上表面的两侧，所述衬底层、所述第一子支撑层、第二子支撑层和所述下包层之间形成沿着光在所述波导层中的传播方向延伸的空间，沿着光在所述波导层中的传播方向在所述上包层的上表面上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域的两侧，所述第一开口和所述第二开口向下穿透所述上包层、所述波导层和所述下包层到达所述空间，所述支撑层还包括位于所述空间内的多个底部支撑结构，所述多个底部支撑结构沿着光在所述波导层中的传播方向排列在所述空间内，用于从底部支撑所述空间上方位于所述第一开口与所述第二开口之间的悬空结构，第一底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第一空间周期的第一区域，第二底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第二空间周期的第二区域，所述第一区域在所述第一空间周期中的相对位置与所述第二区域在所述第二空间周期中的相对位置不同，所述第一底部支撑结构和所述第二底部支撑结构为所述多个底部支撑结构中的任意两个底部支撑结构。...

【技术特征摘要】
1.一种用于可调激光器的反射镜结构，其特征在于，包括：从下至上依次堆叠的衬底层、支撑层、下包层、波导层、上包层和加热器层；所述反射镜结构还包括超结构光栅，所述超结构光栅沿着光在所述波导层中的传播方向设置在所述上包层与所述下包层之间，所述加热器层位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域；所述支撑层包括第一子支撑层和第二子支撑层，所述第一子支撑层和所述第二子支撑层沿着光在所述波导层中的传播方向位于所述衬底层的上表面的两侧，所述衬底层、所述第一子支撑层、第二子支撑层和所述下包层之间形成沿着光在所述波导层中的传播方向延伸的空间，沿着光在所述波导层中的传播方向在所述上包层的上表面上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别位于所述上包层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域的两侧，所述第一开口和所述第二开口向下穿透所述上包层、所述波导层和所述下包层到达所述空间，所述支撑层还包括位于所述空间内的多个底部支撑结构，所述多个底部支撑结构沿着光在所述波导层中的传播方向排列在所述空间内，用于从底部支撑所述空间上方位于所述第一开口与所述第二开口之间的悬空结构，第一底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第一空间周期的第一区域，第二底部支撑结构对应于所述超结构光栅中的第二空间周期的第二区域，所述第一区域在所述第一空间周期中的相对位置与所述第二区域在所述第二空间周期中的相对位置不同，所述第一底部支撑结构和所述第二底部支撑结构为所述多个底部支撑结构中的任意两个底部支撑结构。2.根据权利要求1所述的反射镜结构，其特征在于，所述第一开口和所述第二开口在沿着光在所述波导层中的传播方向上分别具有不同的宽度。3.根据权利要求1所述的反射镜结构，其特征在于，所述悬空结构在沿着光在所述波导层中的传播方向上具有不同的宽度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的反射镜结构，其特征在于，还包括：上阻挡层和下阻挡层，所述上阻挡层位于所述下包层与所述支撑层之间，所述下阻挡层位于所述支撑层与所述衬底层之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的反射镜结构，其特征在于，还包括：介质层，所述介质层位于所述上包层和所述加热器层之间，所述加热器层位于所述介质层的上表面上与所述超结构光栅正对的区域。6.根据权利要求5所述的反射镜结构，其特征在于，所述介质层还覆盖所述第一开口和所述第二开口的内壁。7.根据权利要求1至6中任一项所述的反射镜结构，其特征在于，还包括：缓冲层，所述缓冲层位于所述支撑层和所述衬底层之间。8.根据权利要求1至7中任一项所述的反射镜结构，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏民，武林，雷红兵，
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