混合集成复合腔波长可调谐激光发射器制造技术

本发明专利技术公开一种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器，无源光子芯片的光波导上依次包括相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区、第二反射光栅，上述各部分组成可调谐激光外腔体；连接相位耦合区的光波导为具有两个非对称波导臂的Y-分支波导耦合器，所述第二反射光栅设在其中一个波导臂上，另一个波导臂上设有波导激光强度调制器；可调谐激光在复合反射镜的中间分光输出，再从设有波导激光强度调制器的波导臂端口以其激光强度调制的速率发射输出。本发明专利技术采用非对称Y-分支波导耦合器的两个波导臂上分别设有第二反射光栅区和波导激光强度调制器，减小了器件的尺寸；波导激光强度调制器可实现激光发射的高速率传输。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器，无源光子芯片的光波导上依次包括相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区、第二反射光栅，上述各部分组成可调谐激光外腔体；连接相位耦合区的光波导为具有两个非对称波导臂的Y-分支波导耦合器，所述第二反射光栅设在其中一个波导臂上，另一个波导臂上设有波导激光强度调制器；可调谐激光在复合反射镜的中间分光输出，再从设有波导激光强度调制器的波导臂端口以其激光强度调制的速率发射输出。本专利技术采用非对称Y-分支波导耦合器的两个波导臂上分别设有第二反射光栅区和波导激光强度调制器，减小了器件的尺寸；波导激光强度调制器可实现激光发射的高速率传输。【专利说明】混合集成复合腔波长可调谐激光发射器
本专利技术涉及一种半导体激光器，特别涉及ー种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器。
技术介绍
波分复用技术(WDM)在光纤光通讯系统中已广泛应用。波分复用的光电转调器包含一个激光器，一个调制器，一个接收器和相关的电子设备。波分复用转换器的运行可通过一个近红外波长在1550nm的固定波长激光器实现。由于很易于操作和高度可靠性，分布反馈式(DFB)激光器在波分复用传输系统广泛地应用。在DFB激光器中，提供光学反馈的衍射光栅位于整个增益共振腔的上方，这样激光会在固定波长下获得一个稳定的单模振荡。并且，在低数字速率的信息传输也可通过直接对DFB激光器调制实现。波分多路系统的构成实施是通过在每个ITU (国际电信联盟)规定的每一波长通道格点上使用一个激光器。然而，DFB激光器不具有较宽的波长调谐范围，因此，必须对每个波长使用不同的激光器，这便导致了昂贵的波长管理的成本，同时要求很大的余料库存来随时解决激光器故障等问题。为了克服现有DFB激光器的这ー缺点同时获得大范围波长单模运行，可调谐激光器应运而生。可调谐激光器就是单个激光器的波长变化可覆盖很多ITU规定的波长通道，并在应用中根据需要可随时变化到所需波长通道。因此，一个可调谐激光器可以为很多波长通道做光源备份，需要作为WDM转换器库存备件的激光器会大量減少。可调谐激光器还可在波分复用的定位中提供灵活的方案，即可以根据需要将某些波长通道从光网中添补加或移除。相应地，可调谐激光器可以帮助运营商在整个光纤网络中有效地进行波长管理。可调谐激光器可以被大致分为两大类:一类的调谐机制由激光器元件内部提供，另ー类的调谐机制由激光器元件外提供。传统的可调谐激光器方案的代表为DBR(分布布拉格反射光栅)激光器,它的特点是产生増益的有源区和产生反射的DBR区在同一个激光元件中形成，但是它的可调谐范围不宽，一般不超过10nm。改进型的DBR激光器使用非均匀衍射光柵，它的特点是增益区位于前后两个DBR区之间，并且位于在同一个激光波导结构元件中位于前后的DBR区各产生若干反射峰，并且前后反射峰之间的间隔略微有所不同。但是，由于现有的方案中将可调谐激光器，放大器，强度调制器等生长结构截然不同的都在同一个芯片上实现；因此，在制作过程中要经过多次刻蚀和再生长，产品的良率和产出都收到了限制。另外，由于同一个波导器件上按顺序实现波长调谐，光放大，输出信号调制等功能，使得需要的波导较长，从而使整个器件的尺寸会较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器，能够实现高速率数据传输，并且可大幅减小器件的尺寸。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器，主要包括有源增益芯片及无源光子芯片，两个芯片经波导芯耦合对接；所述无源光子芯片上的光波导依次包括相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区、第二反射光栅，所述相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区和第二反射光栅均设有对应的用于改变波导折射率的电极，上述各部分组成可调谐激光外腔体；其特征在于:连接相位耦合区的光波导为具有两个非对称波导臂的Y-分支波导耦合器，所述第二反射光栅设在其中一个波导臂上，用于激光波长调谐反馈，另一个波导臂上设有波导激光强度调制器，用于激光强度输出调制；可调谐激光外腔体产生的可调谐激光米取了腔内分光形式，在第一反射光栅和第二反射光栅之间由Y-分支波导I禹合器分光输出，再从设有波导激光强度调制器的波导臂端口以其激光强度调制的速率发射输出。本专利技术采用非对称Y-分支波导耦合器的两个波导臂上分别设有第二反射光栅区和波导激光强度调制器，来同时提供波长选择和输出激光强度调制，波导激光强度调制器可实现激光发射的高速率传输。由于反射反馈和波导激光强度调制器不在一个波导上实现，因此可以根据需要采用不同的波导结构，另外，反射反馈和波导激光强度调制器在非对称Y-分支波导耦合器的两个输出波导臂平行实现，因此减小了器件的尺寸。本专利技术所述第一反射光栅和第二反射光栅分别采用取样光栅或超结构光栅。本专利技术所述非对称Y-分支波导耦合器两个波导臂呈平行设置。本专利技术所述非对称Y-分支波导耦合器两个波导臂具有完全不同的结构。本专利技术所述相位控制区位于增益芯片和第一反射光栅之间。本专利技术所述增益芯片与无源光子芯片的耦合端面镀有抗反射膜，增益芯片的另一端面镀有高反射膜。本专利技术无源光子芯片上的相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区及第二反射光栅的电极设于波导芯的上包层的表面；或者设于波导芯两侧的波导包层表面。本专利技术所述相位控制区的相位电驱动采用一个低调频以提供相位抖动。本专利技术在所述非对称Y-分支波导耦合器具有第二反射光栅的波导臂的端部设有用于对激光的功率和强度进行检测并提供控制反馈的光学探测器，所述光学探测器采用波导光电探测器，或者将一分立的波导光电探测器芯片面朝下安装在波导包层表面上，且光电探测器芯片的感光区域对准波导芯的V形槽。本专利技术所述第二反射光栅反射强度接近100%。与现有技术相比，该专利技术技术具有以下优点:I)本专利技术采用非对称Y-分支波导耦合器可以对输出的激光进行强度调制，实现激光发射的高速率传输；同时激光器可通过操作无源光子芯片上反射光栅之间的两个光谱响应来进行波长选择，实现了较大范围激光输出波长的分步或连续调谐。2)本专利技术由于反射反馈和波导激光强度调制器不在一个波导上实现，因此可以根据需要采用不同的波导结构。3)本专利技术由于反射反馈和波导激光强度调制器在Y-分支波导耦合器的两个输出波导臂平行实现，因此减小了器件的尺寸。4)本专利技术在芯片上集成的激光功率探测器，可以提供激光输出的监测反馈。【专利附图】【附图说明】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进ー步的详细说明。图1为本专利技术的俯视结构原理示意图；图2为无源光子芯片上电极位置横截面的结构原理示意图之ー(电极设于波导芯两侧的波导包层表面);图3为无源光子芯片上电极位置横截面的结构原理示意图之ニ(电极设于波导芯的上包层的表面);图4为无源光子芯片上光栅刻蚀处纵向剖视面的结构原理示意图；图5为分立的光电探测器芯片安装在波导包层表面上结构示意图；图6为第一反射光栅(实线)和第二反射光栅(虚线)反射峰的波谱示意图；图7为经调谐后图6中其中ー个反射峰重叠的波谱示意图。【具体实施方式】如图1所示，是本专利技术的俯视结构原理示意图，它包含一个有源増益芯片4，用于产生宽带自发辐射光子，作为激发光源；一个无源光子芯片24，作为外腔提供波长可调谐反馈，产生可调谐波长的激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合集成复合腔波长可调谐激光发射器，主要包括有源增益芯片及无源光子芯片，两个芯片经波导芯耦合对接混合集成；所述无源光子芯片的光波导上依次包括相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区和第二反射光栅，所述相位控制区、第一反射光栅、相位耦合区和第二反射光栅均设有对应的用于改变波导折射率的电极，上述各部分组成可调谐激光外腔体；其特征在于：连接相位耦合区的光波导为具有两个非对称波导臂的Y?分支波导耦合器，所述第二反射光栅设在其中一个波导臂上，用于激光波长调谐反馈，另一个波导臂上设有波导激光强度调制器，用于激光强度输出调制；可调谐激光外腔体产生的可调谐激光在第一反射光栅和第二反射光栅之间由Y?分支波导耦合器分光输出，再从设有波导激光强度调制器的波导臂端口以其激光强度调制的速率发射输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李若林，
申请(专利权)人：李若林，
类型：发明
国别省市：