基于PCM的硅基III-V族混合集成激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于相变材料(PCM)的硅基III‑V族混合集成激光器，包括外腔激光器和自注入锁定激光器。本发明专利技术将PCM用于硅基III‑V族混合集成激光器的移相器与微环滤波器中，利用PCM的非易失性实现无需持续功耗、低噪声的相位调节。PCM能在晶态和非晶态间实现可重复相变，通过制作分段式N比特相变移相器，可以实现对相位的数字式调节。本发明专利技术为芯片级激光器，具有高集成度、高可靠性和利于大规模生产的优势，PCM的引入降低了硅基III‑V族混合集成激光器调谐功耗，并让整个调谐范围内的激光频率噪声保持很低的水平，实现较低的积分线宽，可以应用于对激光相位噪声要求较高的场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成光电子器件，具体涉及一种集成pcm的低功耗低噪声硅基iii-v族激光器。

技术介绍

1、硅由于间接带隙的材料特性，其发光效率低，因此硅基光源是制约硅基光电子集成系统小型化的关键因素，在硅基上集成直接带隙的iii-v族材料可以解决硅基芯片的光源问题。其中，硅基iii-v族混合集成外腔激光器具有大调谐范围和窄线宽等技术优势，因此有望广泛应用于相干光通信、激光雷达、微波光子学等集成光学领域。

2、对于硅基iii-v族混合集成激光器，通常利用热光效应或等离子体色散效应对激光器的输出波长和相位进行调节。具体而言，热光效应是通过改变滤波器和纵模移相器的加热器功耗来改变波导的温度，改变波导的折射率，进而改变腔内谐振频率。等离子体色散效应是通过pin结、pn结或mos电容等方法让波导中的自由载流子浓度发生变化，进而引起折射率的变化，实现波长变化。硅具有良好的热光效应和等离子色散效应，氮化硅具有热光效应，没有等离子色散效应。

3、对于基于游标效应的外腔激光器而言，一般需要两个集成移相器的微环滤波器和一个纵模移相器。对于热光效应来说，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于PCM的硅基III-V族混合集成外腔激光器，包括半导体光放大器和硅基芯片。该半导体光放大器产生的光通过模斑耦合器耦合进入硅基外腔芯片；硅基外腔芯片特征在于，纵模移相器的输入端耦合到所述模斑耦合器的输出端，该纵模移相器的输出端与第一多模干涉仪的输入端相连，该第一多模干涉仪的两个输出通道分别与第一微环滤波器和第二微环滤波器相连。

2.一种基于PCM的硅基III-V族混合集成自注入锁定激光器，包括DFB激光器和硅基芯片，该DFB产生的光通过模斑耦合器耦合进入硅基外腔芯片；硅基外腔芯片特征在于，纵模移相器的输入端耦合到所述模斑耦合器的输出端，该纵模移相器的输出端与可调萨格...

【技术特征摘要】

1.一种基于pcm的硅基iii-v族混合集成外腔激光器，包括半导体光放大器和硅基芯片。该半导体光放大器产生的光通过模斑耦合器耦合进入硅基外腔芯片；硅基外腔芯片特征在于，纵模移相器的输入端耦合到所述模斑耦合器的输出端，该纵模移相器的输出端与第一多模干涉仪的输入端相连，该第一多模干涉仪的两个输出通道分别与第一微环滤波器和第二微环滤波器相连。

2.一种基于pcm的硅基iii-v族混合集成自注入锁定激光器，包括dfb激光器和硅基芯片，该dfb产生的光通过模斑耦合器耦合进入硅基外腔芯片；硅基外腔芯片特征在于，纵模移相器的输入端耦合到所述模斑耦合器的输出端，该纵模移相器的输出端与可调萨格纳克(sagnac)环型反射器的输入端相连，该可调sagnac环型反射器的耦合器为马赫曾德尔干涉仪(mzi)结构，环内嵌套一个微环滤波器，sagnac环的输出与激光器输出端相连。

3.根据权利要求1所述的基于pcm的硅基iii-v族混合集成外腔激光器，其特征在于，所述第一多模干涉仪、第一微环滤波器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇耀，鄂思宇，周林杰，陆梁军，李雨，陈建平，刘娇，金敏慧，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：