集成式半导体激光器闭环控制装置制造方法及图纸

提供了一种集成式半导体激光器闭环控制装置，其包括：半导体激光器、光电探测器以及反馈电路，其中，利用半导体制备工艺在同一半导体衬底上形成所述半导体激光器和所述光电探测器。本发明专利技术基于片上集成的光电探测器采集半导体激光器的光信号，可以避免空间光耦合导致的杂散光干扰(包括散射光和残余反射光)，提高信噪比；且可获得比空间光耦合更高的耦合效率，半导体激光器的分束较少的光功率即可满足监测需求，使得半导体激光器的更多比例光用于实际输出。实际输出。实际输出。

【技术实现步骤摘要】
集成式半导体激光器闭环控制装置


[0001]本专利技术属于半导体激光器
，具体地讲，涉及一种集成式半导体激光器闭环控制装置。

技术介绍

[0002]半导体激光器作为光通信中的关键器件之一，其光电性能的稳定可靠性是实际应用必须要考量的指标。但是半导体激光器又是温度电流等敏感型器件，因此，通过实时监测其特征参数并结合外部电路反馈回半导体激光器自身、由此构成闭环控制系统，成为保证半导体激光器工作性能稳定惯常采用的方法。
[0003]现有的半导体激光器闭环控制方案分为使用放大器、积分器、电路控制器组成的模拟电路和使用微处理器及外围电路组成的数字电路，这些现有方案均采用分立式光电探测器对接耦合的方式来采集、监测半导体激光器输出性能参数，均采用外接反馈电路器件来进行数据处理与反馈驱动。但是对接耦合方式会增大数据采集误差、数据采集时延，在经过外接反馈电路多次循环后，整体控制系统数据采集精确度会大大降低。同时这些方案大多数是基于分立元件构成的反馈回路，结构较为复杂、体积较大，无法封装成微型独立模块。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种集成式半导体激光器闭环控制装置。
[0005]根据本专利技术的实施例的第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置，其包括：半导体激光器、光电探测器以及反馈电路，其中，利用半导体制备工艺在同一半导体衬底上形成所述半导体激光器和所述光电探测器。
[0006]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底，所述III
‑
V族半导体衬底设置于热沉基板上，使所述半导体激光器与形成于所述热沉基板上的第一电极连接，并使所述光电探测器与形成于所述热沉基板上的第二电极连接；所述热沉基板和所述反馈电路均设置于所述PCB板上，使所述第一电极和所述第二电极分别与所述反馈电路连接。
[0007]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底；所述反馈电路通过集成电路制备工艺形成在硅衬底上；所述III
‑
V族半导体衬底设置于所述硅衬底上，且所述半导体激光器和所述光电探测器分别与所述反馈电路电连接。
[0008]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底；所述反馈电路通过集成电路制备工艺形成在所述III
‑
V族半导体衬底上，且所述半导体激光器和所述光电探测器分别与所述反馈电路电连接。
[0009]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述光
电探测器为PIN型光电探测器或APD型光电探测器。
[0010]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述半导体激光器包括FP腔激光器或DFB激光器或三段式DBR激光器或四段式DBR激光器。
[0011]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述光电探测器的数量为两个，以实现和频探测或差频探测。
[0012]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述集成式半导体激光器闭环控制装置还包括：半导体光放大器，形成于所述半导体衬底上，以用于对所述半导体激光器的输出信号进行放大。
[0013]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述集成式半导体激光器闭环控制装置还包括：马赫
‑
曾德尔干涉调制器，形成于所述半导体衬底上，且连接在所述半导体激光器和两个所述光电探测器之间。
[0014]在上述第一方面提供的集成式半导体激光器闭环控制装置的一个示例中，所述集成式半导体激光器闭环控制装置还包括：多模干涉耦合器，形成于所述半导体衬底上，且连接在所述半导体激光器和两个所述光电探测器之间。
[0015]有益效果：本专利技术的集成式半导体激光器闭环控制装置，基于片上集成的光电探测器采集半导体激光器的光信号，可以避免空间光耦合导致的杂散光干扰(包括散射光和残余反射光)，提高信噪比；且可获得比空间光耦合更高的耦合效率，分束较少的光功率即可满足监测需求，使得半导体激光器的更多比例光用于实际输出。进一步地，采用光电一体化全集成方式不存在由于空间耦合引入的分立元器件，避免由于热胀冷缩、机械振动等引入的低频噪声，与片上反馈电路协同作用，实现一体化全固态闭环监测与控制，可在全频域内有效降低噪声，环境耐受性强。更进一步地，整个闭环控制系统与半导体激光器自身成为一体，结构紧凑，时延短，响应快，抗干扰性强，噪声低，大幅提高半导体激光器输出性能，且批量制备，成本低。
附图说明
[0016]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0017]图1是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的原理图；
[0018]图2是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的控制方法流程图；
[0019]图3是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第一示例的结构图；
[0020]图4是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第二示例的结构图；
[0021]图5是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第三示例的结构图；
[0022]图6是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第四示例的结构图；
[0023]图7是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第五示例的结
构图；
[0024]图8是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的第六示例的结构图。
具体实施方式
[0025]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0026]如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
[0027]图1是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的原理图。图2是根据本专利技术的实施例的集成式半导体激光器闭环控制装置的控制方法流程图。
[0028]参照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式半导体激光器闭环控制装置，其特征在于，包括：半导体激光器、光电探测器以及反馈电路，其中，利用半导体制备工艺在同一半导体衬底上形成所述半导体激光器和所述光电探测器。2.根据权利要求1所述的集成式半导体激光器闭环控制装置，其特征在于，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底，所述III
‑
V族半导体衬底设置于热沉基板上，使所述半导体激光器与形成于所述热沉基板上的第一电极连接，并使所述光电探测器与形成于所述热沉基板上的第二电极连接；所述热沉基板和所述反馈电路均设置于所述PCB板上，使所述第一电极和所述第二电极分别与所述反馈电路连接。3.根据权利要求1所述的集成式半导体激光器闭环控制装置，其特征在于，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底；所述反馈电路通过集成电路制备工艺形成在硅衬底上；所述III
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V族半导体衬底设置于所述硅衬底上，且所述半导体激光器和所述光电探测器分别与所述反馈电路电连接。4.根据权利要求1所述的集成式半导体激光器闭环控制装置，其特征在于，所述半导体衬底为III
‑
V族半导体衬底；所述反馈电路通过集成电路制备工艺形成在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞英，杨秀，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：