半导体光放大器的几何结构制造技术

在一些实施方式中，设备可以生成至少包括半导体光放大器(SOA)切片的模态增益值和模态损耗值的数据集。该设备可以基于所述数据集使用自回归模型来确定SOA的多个切片的相应宽度。所述多个切片中的一切片的、所述相应宽度中的一宽度可以与在给定电流密度下该切片能实现的最大转换效率相关联。设备可以基于多个切片的相应宽度来生成指示SOA的几何结构的信息。息。息。

【技术实现步骤摘要】
半导体光放大器的几何结构


[0001]本公开总体上涉及光放大器和用于半导体光放大器的几何结构。

技术介绍

[0002]光放大器是接收信号光并产生放大的信号光(即，具有相对更高的光功率的信号光)的设备。通常，光放大器使用所谓的增益介质提供光学放大，该增益介质由诸如泵浦激光器或电流源的源“泵浦”(即，提供有能量)。在一些情况下，光放大器可以利用半导体作为增益介质(这种设备可以被称为半导体光放大器)。

技术实现思路

[0003]在一些实施方式中，一种方法包括：由设备生成一数据集，所述数据集至少包括用于半导体光放大器(SOA)切片的模态增益值和模态损耗值；由所述设备并且基于所述数据集，使用自回归模型来确定SOA的多个切片的相应宽度，其中所述多个切片中的一切片的、所述相应宽度中的一宽度与在给定电流密度下针对该切片能实现的最大转换效率相关联；以及由所述设备基于所述多个切片的相应宽度来生成指示SOA的几何结构的信息。
[0004]在一些实施方式中，SOA设备包括具有相应宽度的多个切片的SOA，其中多个切片中的第一切片在光传播方向上在多个切片中的第二切片之前，其中第一切片的第一宽度与在到第一切片的输入光功率和给定电流密度下该第一切片能实现的最大转换效率相关联，第一宽度限定从第一切片到第二切片的输出光功率，并且其中第二切片的第二宽度与在从第一切片到第二切片的输出光功率下并且在给定电流密度下该第二切片能实现的最大转换效率相关联。
[0005]在一些实施方式中，SOA设备包括在光传播方向上具有输入端和输出端的SOA，其中SOA的在输入端和输出端之间的区段具有在光传播方向上宽度逐渐增加的锥形，并且其中锥形的斜率在光传播方向上减小。
附图说明
[0006]图1是锥形的示例性半导体光放大器(SOA)的俯视图。
[0007]图2A
‑
2B是与优化SOA的几何结构相关联的示例的图。
[0008]图3是示出SOA的转换效率、宽度和长度之间的关系的示例的图。
[0009]图4
‑
图7是SOA设备的示例SOA的顶视图的示图。
[0010]图8是可以实现本文描述的系统和/或方法的示例环境的图。
[0011]图9是图8的一个或多个设备的示例部件的图。
[0012]图10是与优化SOA的几何结构相关联的示例过程的流程图。
具体实施方式
[0013]示例实施方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识
相同或相似的元件。
[0014]高功率、高效率的半导体光放大器(SOA)可用于光检测和测距(LIDAR)和电信应用中。对于约20
‑
30mW的输入光功率，SOA可以提供约150毫瓦(mW)的输出光功率。然而，LIDAR应用可能需要大于300mW的输出光功率。此外，随着输出光功率增加，SOA的效率可能降低。在一些示例中，SOA可以是锥形的(例如，宽度从输入端到输出端增加)以提高SOA的效率。此外，可以在各种SOA中采用不同类型(例如，几何结构)的锥形，诸如指数锥形。然而，SOA的锥形尚未被设计为提供最高可能的效率，从而降低了使用SOA的LIDAR或电信的性能。
[0015]本文描述的一些实施方式提供了具有将效率最大化的改进几何结构的SOA。在一些实施方式中，SOA的一区段可以具有锥形，该锥形在SOA的光传播方向上具有减小的斜率和逐渐增加的宽度。在一些实施方式中，用于确定SOA的优化几何结构的技术可以利用基于行波技术的自回归模型。例如，SOA可以被概念化为光传播通过的多个切片，并且对于每个切片，可以确定使切片的转换效率相对于对切片的输入光功率最大化的宽度。根据自回归模型，切片的输入光功率可以是前一切片的输出光功率(例如，基于针对前一切片确定的宽度和相关联的转换效率)。
[0016]图1是锥形的示例SOA 100的俯视图的图示。SOA 100的输出光功率P
out
可以基于到SOA 100的输入光功率P
in
和施加到SOA 100的电流I。电流I与SOA 100的电流密度J相关，并且可以假设电流密度J在SOA 100的横截面上是均匀的。具有长度L和宽度w的SOA的切片105的转换效率(即，功率增加效率)η可以根据等式1来确定：
[0017][0018]其中V是施加到SOA 100的电压，G是模态增益值，并且α是模态损耗值。此外，SOA 100的局部转换效率η
local
(例如，对于无限小长度的SOA 100的切片)可以根据等式2来确定：
[0019][0020]其中P是局部光功率。如本文所述，在给定电流密度J和光功率P下，可以存在与最大局部转换效率相关联的SOA 100的切片105的宽度。
[0021]如上所述，图1是作为示例来提供的。其它示例可以不同于关于图1所描述的示例。
[0022]图2A
‑
2B是与优化SOA的几何结构相关联的示例200的图。如图2A
‑
2B所示，示例200包括优化系统和制造系统。结合图8和图9更详细地描述这些设备。
[0023]如图2A所示，并且通过附图标记210，优化系统可以为SOA设备(例如，为SOA设备的一个或多个切片)生成数据集。SOA设备可以包括SOA(例如，波导，诸如脊形波导)。此外，SOA设备可以包括特定外延结构(例如，特定半导体层堆叠)，如下所述。数据集可以至少包括用于SOA设备(例如，用于SOA设备的区域)的模态增益值(G值)和模态损耗值(α值)。在一些实施方式中，数据集可以包括SOA设备的温度值。在给定的电流密度J下，模态增益值、模态损耗值和/或温度值可以与多个SOA宽度w和/或多个输入光功率P相关联(例如，第i个G值可以表示为G
i
(w
i
，J，P
i
)，并且第i个α值可以表示为α
i
(w
i
，J，P
i
))。优化系统可以使用被配置为输
出外延结构(例如，SOA设备外延结构)的定量表征的激光模拟模型(例如，激光求解器)来生成数据集。优化系统可以在确定SOA的宽度之前生成数据集，或者优化系统可以结合确定SOA的宽度以持续的方式生成数据集。
[0024]如附图标记220所示，优化系统可以使用自回归模型基于数据集来确定SOA设备的SOA的多个切片的相应宽度。SOA的“切片”可以指代SOA的沿着所示的z轴线在SOA的光传播方向上具有长度并且沿着所示的x轴线在横向于光传播方向的方向上具有宽度(例如，SOA的脊宽度)的部段。SOA的每个切片可以具有相同的长度和高度，而SOA的不同切片可以具有不同的宽度，如本文所述。在一些实施方式中，用于SOA的切片的长度可以被配置为大于零的任何值。随着用于切片的长度接近零(例如，长度无穷小)，使用自回归模型确定的相应宽度为SOA的几何结构限定了越来越平滑的曲线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：由设备生成一数据集，所述数据集至少包括用于半导体光放大器(SOA)切片的模态增益值和模态损耗值；由所述设备并基于所述数据集，使用自回归模型确定SOA的多个切片的相应宽度，其中所述多个切片中的一切片的、所述相应宽度中的一宽度与在给定电流密度下该切片能实现的最大转换效率相关联；以及由所述设备基于所述多个切片的相应宽度来生成指示所述SOA的几何结构的信息。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自回归模型使用行波技术。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述自回归模型使用与针对所述多个切片中的第一切片确定的、所述相应宽度中的第一宽度相关联的输出光功率，作为用于确定多个纵向切片中的第二切片的、所述相应宽度中的第二宽度的输入光功率。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个切片的相应宽度与所述多个切片在给定电流密度下能实现的相应最大转换效率相关联。5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于指示SOA的几何结构的信息来制造SOA设备。6.根据权利要求1所述的方法，还包括：将指示SOA的几何结构的信息发送到另一设备以用于制造SOA设备。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述切片具有在SOA的光传播方向上的长度和在横向于所述光传播方向的方向上的宽度。8.根据权利要求1所述的方法，其中，SOA的几何结构与所述SOA能实现的最大转换效率相关联。9.一种半导体光放大器(SOA)设备，包括：SOA，其具有相应宽度的多个切片，其中，所述多个切片中的第一切片在光传播方向上在所述多个切片中的第二切片之前，其中第一切片的第一宽度与在到所述第一切片的输入光功率和给定电流密度下所述第一切片能实现的最大转换效率相关联，所述第一宽度限定从所述第一切片到所述第二切片的输出光功率，并且其中第二切片的第二宽度与在从所述第一切片到所述第二切片的输出光功率下并且在给定电流密度下所述第二切片能实现的最大转换效率相关联。10.根据权利要求9所述的SOA设备，其中，所述多个切片中的每个切片具有与在所述切...

【专利技术属性】
技术研发人员：周一胤，A米扎拉希，MC拉森，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：