波长选择装置制造方法及图纸

一种能发射所选波长光的集成型半导体激光装置，包括多个串联或半联耦接－公共输出端的不同腔长的环形激光器，可产生波长对应于所选环形激光器的输出束。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术一般涉及一种提供波长选择装置的方法与设备，尤其涉及一种集成型激光装置，它具有多个不同腔长和/或不同活性层带隙的激光，被选择地激活耦合到输出端而产生波长对应于腔长和/或所选激光器活性层带隙的输出束。激光腔通过蚀刻其镜面而限定。当前单块集成技术的发展已能制作几何形状复杂的激光器，包括具有各种腔结构的环形激光器，这些发展扩展了集成半导体激光器未来的应用，增大了引人注目的可制造性，降低了成本。这一技术开辟了拓展新特征的机遇，而这些新特征在激光腔内外两方面都可与集成型半导体激光装置组合起来。环形腔激光具有不设置法布里-珀罗腔的优点，例如环形腔能以比法布里-珀罗腔更高的谱纯度产生激光作用。美国专利No.4,851,368描述的单片三角环形激光器列示了这种环形腔，其内容通过引用包括在这里。在美国专利No.5,132,983和题为“Carved Wareguide Ring Lasers”的美国专利申请No.09/918,544中，都描述过形成光学逻辑电路的环形激光器耦合，这些内容通过引用包括在这里。在美国专利No.5,132,983、5,764,681和题为“Unidirectional Curved Ring Lasers”的美国专利申请09/918,548中，都描述了环形激光器的单向特性，这些内容也通过引用包括在这里。过去几年主要因因特网的普及，光通信系统的带宽需求经历了爆长，运载公司及其供应商为此安装了波分复用(WDM)系统以满足这一需求，该系统允许多个光波长通过单股光纤发送。但反过来这又要求许多不同的激光器，各激光器发射特定波长的光，因此运载公司不得不贮存众多激光器，各激光器具有不同的输出波长，造成巨大的库存问题。
技术实现思路
本专利技术一种能发射多波长的激光源可解决上述问题，而且还可用于波分复用(WDM)系统，作为能工作于多波长之一的备份装置。再者，能遥控发射其可选波长之一的波长选择装置，允许服务者激活未使用的波长或补充波长而无须服务呼叫，这对服务者大大降低了准备成本。在波长传播等领域也希望有波长选择装置，在这类场合中，经济地产生多波长可在数据通信中广泛地部署这种装置。应用这种业务传送的一个实例就是“无源光学网络”(PON)，在源与目的地之间的信号通路里不存在有源元件。简言之，本专利技术针对一种能选择性发射若干波长的集成型半导体激光装置，它包括多个不同腔长的环形激光器，被选择性地激活耦合到输出端而产生输出束，其波长对应于所选环形激光器的腔长。另外或者与上述装置一起，可选择性激活具有不同活性层带隙的环形激光器而发射不同的波长。在本专利技术第一实施例中，不同腔长环形激光器和/或不同活性层带隙环形激光器相串联耦合或级联，各环形激光器较佳为单向性。激光器为不同腔长和/或不同活性层带隙，故各激光器发射不同波长的光，而且通过定位，使第一激光器发射的输出光束耦入下一激光器的输入端。组合的激光器形成-波长选择装置，能发射波长对应于所选的级联环形激光器之一的光。活性激光器的选择方法是将它编置得高于其阈值，同时把其余不同波长激光器偏置得低于阈值，而不同活性层带隙激光器保持不偏置。未被偏置成高于阈值的环形激光器对所选环形激光器发射的光呈透明，使所选激光器产生的光通过任一居中的激光器从所选装置传到装置输出端。在本专利技术第二实施例中，装置输出端设置了半导体光学放大器(SOA)元件，该元件在零上偏置与反偏置之间切换，以调制任一环形激光器发射并插入SOA元件的光。该SOA元件吸收在反偏置下接收的光并让光无损地通过，或在正偏置下放大该光。以这种方式操作SOA元件的理由是为了在波长选择装置输出端提供高速调制能力。SOA接收插入的光，或将其放大，使它通过而不变，或者将其吸收，并以激活激光器的波长提供调制的输出还可用电吸收(EA)元件代替SOA元件，通过对EA元件加零-反偏置而调制。本专利技术的集成结构能在预定的地点产生预定波长的激光输出束，需要时还可调制该输出束。在本专利技术第三实施例中，多个较佳为单向性的环形激光器都直接或通过-中间SOA接到公共的多分支输出腔，这样可同时激活多个激光器，而且需要的话，各激光器的输出在进入同样是SOA的多分支输出腔之前，可以先被调制。该集成装置一般应用于多个单一波长的场合，诸如波分复用(WDM)。另可用EA元件代替中间的SOA元件，通过对EA元件加零-反偏置作调制。上例的多分支输出腔提供单输出束，但在另一实施例中，输出腔对多输出端数应用有多个输出点。该实施例可用于要求多输出束的场合，在装置发射束前耦合一个或多个波长。附图简介通过以下结合附图对各较佳实施例的详述，本领域的技术人员将明白本专利技术的种种目的、特征与优点。附图说明图1和2示出现有技术的环形激光器；图3对各种泵电流密度示出与激光装置内量子阱波长有关的增益分布曲线；图4示出与环形量子阱激光器的腔长有关的峰激光波长的特性；图5A是本专利技术波长选择激光装置第一实施例的俯视平面图，配用了一系列级联的直耦环形激光器，各激光器有不同的腔长，该环形激光器系列端接于一输出SOA；图5B对图5A的装置示出修正的SOA；图6示出波长选择激光装置的第二实施例，该例配备了多个与提供单输出的多分支SOA并联直耦的不同腔长环形激光器；图7示出本专利技术第三实施例，该例配用了多个通过相应的SOA元件与多分支SOA的相应分支耦合的不同腔长环形激光器；图8示出-多分支SOA，其多个输出可用于图6或7的装置；图9示出另一光调制器；图10示出另一光耦器。较佳实施例的描述现在更详细地描述本专利技术。图1和2分别示出在衬底上通过蚀刻工艺制作的已知半导体环形激光器，蚀刻工艺比分切技术或先前的蚀刻工艺能更好地控制面表面。美国专利No.4,851,368和5,132,938分别详述了这些装置。在这两种情况下，设计的半导体激光结构使分别在激光腔14与16内传播的行波以预定角度撞击面，以控制各出射面发射的光量。在图1装置中，在衬底18上形成作为单块结构的三角腔14，激光器涂上金属层20的上表面可加偏压22。加适量偏压在腔内形成激光作用，产生的光学行波在腔内传播并被斜面24、26与28反射，这些面的表面在光学上平滑，面24和26提供全内反射，面28提供部分发射而使光出射。如前述的专利No.4,851,368所述，以大于临界角的角度撞击表面28的光将被全反射，而以小于临界角的角度撞击表面的光被发射。美国专利No.5,132,983详述和图2所示的环形腔12，包括四个在面30、32、34与36上相交成菱形的腔分支段。如前所述，衬底38上制作的激光器包括导电的顶层40，对其接偏压42可控制该装置的激光作用。在该激光器内，面30和34均为全内反射，正确地设计四分支的角度，面32和36将接收小于临界角的循环光，使光从各面射出。虽然激光器12产生的光沿顺逆两时针方向在腔16内传播，但例如通过使用注射锁定法，可将传播限于单一方向，如通过面32将来自合适源46的激光光束44注入腔16。入射光耦入激光器的百分比取决于束44与面32表面的入射角，而在图示实施例中，束44产生顺时针传播的光，在面36形成相应的出射束50。该光也从面32发射为束52。从源46耦入激光器的光量取决于束44的入射角和源46与面32之间的间距。构成激光器的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长选择装置，其特征在于，包括：具有输出面的第一半导体环形腔激光器，被激励成在所述输出面发射具有第一波长的第一输出束；具有输入面与输出面的第二半导体环形腔激光器，被激励成在其输出面发射具有第二波长的第二输出束；和 所述第一与第二激光器串联耦合成将所述第一输出束导入所述第二腔输入面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA贝法，小AT谢里默尔，CB史塔加尔斯库，
申请(专利权)人：宾奥普迪克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]