[發(fā)明專利]自鎖模半導(dǎo)體激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680040250.1
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101351938A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·楊;章力明
• 申請（專利權(quán)）人: 盧森特技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01S5/065
• 分類號: H01S5/065
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉杰;王小衡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器，更具體而言涉及帶間自鎖模半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)

電子可調(diào)諧的高重復(fù)率(＞10GHz)自鎖模半導(dǎo)體激光器可以被視為電子電路中壓控振蕩器(VCO)的光學(xué)對應(yīng)件，其對于受控高速邏輯和數(shù)字通信而言是非常重要的。自大約15年前出現(xiàn)以來，這種單片集成自鎖模半導(dǎo)體激光器已經(jīng)得到廣泛的研究。在大多數(shù)情形下，短的反向偏置有源部分被用于可飽和吸收。還研究了使用離子注入形成可飽和吸收體。這些方案涉及比常規(guī)激光二極管制作更多的工藝步驟。已經(jīng)報(bào)道了在利用具有大且超快的光學(xué)非線性子帶間電子躍遷的量子級聯(lián)激光器中的基于克爾透鏡鎖模的自鎖模半導(dǎo)體激光器(例如見文章R.Paiella，F(xiàn).Capasso，C.Gmachl，D.L.Sivco，J.N.Baillargeon，A.L.Hutchinson，A.Y.Cho，and?H.C.Liu，″Self-mode-locking?of?quantumcascade?lasers?with?giant?ultrafast?optical?nonlinearities，″Science，290，1739-1742(2000))。這種方案在制作時(shí)不需要附加工藝步驟且因此是優(yōu)選的。然而，涉及帶間躍遷而非子帶間躍遷的1.55μm的半導(dǎo)體激光器的固有自鎖模效應(yīng)要弱得多。近年來，已經(jīng)報(bào)道了在大面積半導(dǎo)體激光器中使用皮秒脈沖注入的弱自鎖模的增強(qiáng)。需要一種在制作中不需要附加工藝步驟的改進(jìn)的自鎖模(SML)半導(dǎo)體激光器。

發(fā)明內(nèi)容

依據(jù)本發(fā)明，一種帶間自鎖模(SML)半導(dǎo)體激光器使用包括有源波導(dǎo)部分和共同增強(qiáng)自鎖模的一個(gè)或多個(gè)無源波導(dǎo)部分的有源波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這種方案最低程度地調(diào)整激光二極管制作工藝并提供對激光器腔長的更短限制，因此其推動對脈沖重復(fù)率的限制。在一個(gè)實(shí)施例中，1.56μm自鎖模半導(dǎo)體激光器工作于40GHz重復(fù)率。該SML激光器基于通過將有源部分與一個(gè)或多個(gè)無源波導(dǎo)部分垂直地組合的增強(qiáng)克爾透鏡鎖模。脈沖光譜的半高寬(FWHM)寬度大于8nm，且時(shí)間域脈沖持續(xù)時(shí)間約為10ps。耦合到解理光纖的平均輸出功率高于0dBm。

更具體而言，依據(jù)本發(fā)明，我們描述了一種自鎖模半導(dǎo)體激光器，包括：

n+磷化銦(InP)襯底；

沉積在該n+InP襯底上的P+磷化銦(InP)層；

掩埋在該InP層內(nèi)的有源波導(dǎo)部分；以及

掩埋在該InP層內(nèi)并與該MQW有源波導(dǎo)部分分隔的第一無源波導(dǎo)部分。

可使用多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)或者使用體材料來實(shí)施該有源波導(dǎo)部分。其它實(shí)施例包括在該有源波導(dǎo)部分的下方或上方形成第一無源波導(dǎo)部分，或者添加具有一個(gè)或多個(gè)層的第二無源波導(dǎo)部分。第二無源波導(dǎo)部分也可以位于該有源波導(dǎo)部分的上方或下方。其它實(shí)施例不同。用于第一和第二無源波導(dǎo)部分的折射率材料可以選自Q1.1、Q1.2和Q1.3型銦鎵砷磷(InGaAsP)材料。

附圖說明

本發(fā)明的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)通過下述詳細(xì)描述、所附權(quán)利要求和附圖而更加顯而易見，附圖中：

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)邊緣發(fā)射折射率導(dǎo)引半導(dǎo)體激光器的俯視圖；

圖2示出圖1的截面a-a的示意性截面圖；

圖3示出依據(jù)本發(fā)明的帶間自鎖模(SML)半導(dǎo)體激光器的示意性截面圖；

圖4示出In_1-xGa_xAs_yP_1-y的計(jì)算折射率與光子能量的函數(shù)，y組分增量為0.1；以及

圖5示出圖3的我們的帶間SML激光器的示意性脈沖重復(fù)率。

在下述說明書中，不同附圖中的相同元件標(biāo)記代表相同元件。此外在元件標(biāo)記中，第一位表示該元件第一次所在的附圖(例如，101第一次在圖1中出現(xiàn))。

具體實(shí)施方式

參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)邊緣發(fā)射折射率導(dǎo)引半導(dǎo)體激光器100的俯視圖。陰影區(qū)域表示有源波導(dǎo)101。在現(xiàn)有技術(shù)中，這種激光器被制作成帶間連續(xù)波(CW)激光器或者被制作成子帶間自啟動自鎖模(SML)激光器。激光器腔體L由兩個(gè)解理面102和103形成，激光器頻率由腔長和波導(dǎo)的折射率決定。在已經(jīng)完成制作激光器100之后進(jìn)行激光器100的解理，如參考圖2所描述。邊緣發(fā)射激光器100的輸出從有源多量子阱(MQW)區(qū)域發(fā)射，如104所示。