【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及传感探测、量子信息与光通信技术，更具体的说是涉及一种单片集成多段级联光频梳及其芯片。
技术介绍
1、光学频率梳(optical frequency comb ofc)简称光频梳或光梳，光梳的每一根“梳齿”就相当于一束单色激光，这些单色激光彼此间具有极高的相干性，ofc能够直接将光波转换到微波频率，通过利用超短脉冲的非线性优势，ofc能够在各个光谱区段、不同频率分辨率实现。
2、自光学频率梳(ofc)诞生，基于传统光纤激光器、固体激光器技术和微腔结构的ofc存在体积大、部件多、重复频率不高、易受外界环境影响和光源端与调控端分立等问题，从而影响了光梳性能，限制了光梳的应用和发展。
3、此外，传统半导体锁模激光器要实现宽波长范围内的光频梳，腔长要求要短，1000μm内。这样的腔长使得输出功率很低，而且反偏区是加的反向偏压，对光吸收比较大，难以实现宽光谱的光频梳输出，更难以实现高功率输出。
4、因此，如何减小光学频率梳的体积大小，同时保障大功率、宽光谱范围的光频梳输出是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种单片集成多段级联光频梳及其芯片，用于解决实现小体积、高效率、可调谐、基模、大功率、窄脉宽、宽光谱和灵活可控的光频梳问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、首先，本专利技术公开了一种单片集成多段级联光频梳,包括：
4、第一半导体被动锁模激光
5、其中，所述第一半导体被动锁模激光器包括，集成有光电流分布栅的第一反偏吸收区和第一增益腔长延长器；所述第一反偏吸收区通过第一电隔离沟槽与所述第一增益腔长延长器的一端连接，所述第一增益腔长延长器另一端通过第二电隔离沟槽与所述半导体光放大器连接；
6、所述第二半导体被动锁模激光器包括，第二增益腔长延长器和第二反偏吸收区，所述第二增益腔长延长器的一端通过第三电隔离沟槽与所述半导体光放大器连接，所述第二增益腔长延长器的另一端通过第四电隔离沟槽与所述第二反偏吸收区连接。
7、优选的，所述光电流分布栅的腐蚀深度至单片集成多段级联光频梳的上波导层上边为起点向下厚度的百分之一至二分之一处，所述光电流分布栅的长度占第一反偏吸收区整体长度的三分之一至五分之四；所述光电流分布栅包括，窄光谱光压缩栅。
8、优选的，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个盘形腔。同时，这种耦合的多盘结构增益腔长延长器也起到分光和光反馈器的作用。
9、优选的，每一个所述盘形腔的直径为5-100μm，每一个所述盘形腔刻蚀出的盘面高度为0.5-10μm，相邻两个盘形腔外边缘之间的最短距离为-20μm-200nm；
10、所述半导体光放大器总长400-5000μm,脊形波导宽度2-30μm,脊形波导高度0.5-6μm；
11、所述第一、第二、第三和第四电隔离沟槽中，沟槽宽度5-20μm,腐蚀深度0.3-0.7μm，长度为300-500μm。
12、优选的，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个环形腔。同时，这种耦合的多环结构增益腔长延长器也起到分光和光反馈器的作用。
13、优选的，每一个所述环形腔的外径为5-100μm，每一个所述环形腔通过刻蚀形成的脊形波导高度为0.5-10μm，每一个所述环形腔的环宽度为100nm-20μm,相邻两个环形腔外边缘之间的最短距离为-20μm-200nm；
14、所述半导体光放大器总长400-5000μm,脊形波导宽度2-30μm,脊形波导高度0.5-6μm；
15、所述第一、第二、第三和第四电隔离沟槽中，沟槽宽度10-20μm,腐蚀深度0.3-0.7μm，长度为300-500μm。
16、其次，本专利技术还公开了一种单片集成多段级联光频梳芯片，所述单片集成多段级联光频梳芯片包括本专利技术上述任意一项所述的单片集成多段级联光频梳。
17、优选的，所述单片集成多段级联光频梳芯片包括在半导体激光器外延片上形成的集成结构，所述半导体激光器外延片从下至上依次为：衬底、过渡层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层以及高掺杂层。
18、优选的，所述有源层包括单量子阱有源层、多量子阱有源层、量子点有源层或量子点与量子阱组合结构的有源层。
19、优选的，还包括制备于衬底下方的下电极，以及制备于高掺杂层上方的上电极。对于对双极型器件，电子从下电极注入，电子从上电极流出。对单极型器件，电子从上电极注入，电子从下电极流出。
20、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种单片集成多段级联光频梳及其芯片，具有以下有益效果:
21、本专利技术通过提出一种多段级联的单片集成光频梳及其芯片，能够实现集小体积、高效率、可调谐、基模、大功率、窄脉宽和灵活可控为一体的光频梳，对光梳芯片一体化应用及研究具有重要的现实意义。
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1.一种单片集成多段级联光频梳,其特征在于，包括：
2.根据权利要1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述光电流分布栅的腐蚀深度至单片集成多段级联光频梳的上波导层上边为起点向下厚度的百分之一至二分之一处，所述光电流分布栅的长度占第一反偏吸收区整体长度的三分之一至五分之四；所述光电流分布栅包括，窄光谱光压缩栅。
3.根据权利要求1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个盘形腔。
4.根据权利要求3所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，每一个所述盘形腔的直径为5-100μm，每一个所述盘形腔刻蚀出的盘面高度为0.5-10μm，两个盘形腔外边缘之间的最短距离为-20μm-200nm；
5.根据权利要求1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个环形腔。
6.根据权利要求5所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，每一个所述环形腔的外径为5-100μm，每一个所述环形腔通过刻蚀形成的脊
7.一种单片集成多段级联光频梳芯片，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的单片集成多段级联光频梳。
8.根据权利要求7所述的单片集成多段级联光频梳芯片，其特征在于，所述单片集成多段级联光频梳芯片包括在半导体激光器外延片上形成的集成结构，所述半导体激光器外延片从下至上依次为：衬底、过渡层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层以及高掺杂层。
9.根据权利要求8所述的单片集成多段级联光频梳芯片，其特征在于，所述有源层包括单量子阱有源层、多量子阱有源层、量子点有源层或量子点与量子阱组合结构的有源层。
10.根据权利要求8所述的单片集成多段级联光频梳芯片，其特征在于，还包括制备于衬底下方的下电极，以及制备于高掺杂层上方的上电极。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种单片集成多段级联光频梳,其特征在于，包括：
2.根据权利要1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述光电流分布栅的腐蚀深度至单片集成多段级联光频梳的上波导层上边为起点向下厚度的百分之一至二分之一处，所述光电流分布栅的长度占第一反偏吸收区整体长度的三分之一至五分之四；所述光电流分布栅包括，窄光谱光压缩栅。
3.根据权利要求1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个盘形腔。
4.根据权利要求3所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，每一个所述盘形腔的直径为5-100μm，每一个所述盘形腔刻蚀出的盘面高度为0.5-10μm，两个盘形腔外边缘之间的最短距离为-20μm-200nm；
5.根据权利要求1所述的单片集成多段级联光频梳,其特征在于，所述第一增益腔长延长器和所述第二增益腔长延长器均包括相互耦合的多个环形腔。
6.根据权利要求5所述的单片集成多段级联光频梳,其...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔忠良，曲轶，万浩然，余文军，翁登群，侯小虎，吴梦豪，胡珂，赵志斌，陈浩，李再金，曾丽娜，李林，刘国军，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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