[發(fā)明專利]基于環(huán)形諧振腔的多波長半導(dǎo)體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210001596.8
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN102570310A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊利芳;李獻(xiàn)杰;趙永林;蔡道民;尹順政;過帆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號(hào): H01S5/40
• 分類號(hào): H01S5/40;H01S5/22;H01S5/06
• 代理公司: 石家莊國為知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 米文智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于環(huán)形諧振腔的多波長半導(dǎo)體激光器，屬半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高速、高效、大容量的全光通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)，它消除了光-電-光的轉(zhuǎn)換時(shí)間，打破了電傳輸?shù)钠款i，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

全光通訊中光源是光通信的關(guān)鍵器件，尤其多波長激光光源在國外得到較為廣泛的研究，應(yīng)用前景看好。傳統(tǒng)的多波長激光器有兩種：一種是將多個(gè)分離的單縱模激光器簡單的組合在一起，或?qū)⒍嗫v模激光器與外部波長選擇器件簡單的組合在一起形成的多波長激光器，這種器件封裝復(fù)雜，體積大、成本高且不易與其它器件集成；另一種是在一個(gè)單一的晶片上面生長出能產(chǎn)生多個(gè)波長輸出的有源層結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于多個(gè)單縱模激光器有源層的疊加，材料生長復(fù)雜。而且傳統(tǒng)的激光器多是法布里-珀羅（FP）腔半導(dǎo)體激光器和分布反饋（DFB）腔半導(dǎo)體激光器，分別通過解理面和光柵實(shí)現(xiàn)諧振腔，或是器件受解理腔面的限制不易大規(guī)模集成，或是需要在大面積基片上制備光柵及進(jìn)行高質(zhì)量的二次材料生長，工藝復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用不同周長的環(huán)形腔其諧振波長不同的原理，提供了一種基于環(huán)形諧振腔的多波長半導(dǎo)體激光器。該激光器不僅可以輸出多種波長的激光光束，而且制作工藝簡單，體積小巧，既大大降低了激光器的成本，而且使得激光器便于與其他器件集成，具有很好的應(yīng)用前景。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于環(huán)形諧振腔的多波長半導(dǎo)體激光器，自下而上依次包括襯底層、緩沖層、下包層、激活層、上包層和歐姆接觸層；所述激光器上設(shè)有至少由歐姆接觸層與部分上包層或全部上包層共同形成的在正向偏壓下可產(chǎn)生激光光束的環(huán)形脊波導(dǎo)以及在正向偏壓下可放大激光光束光功率的耦合波導(dǎo)；所述環(huán)形脊波導(dǎo)與激活層組成環(huán)形諧振腔；所述環(huán)形脊波導(dǎo)為一個(gè)以上，各環(huán)形脊波導(dǎo)的周長互不相等；所述耦合波導(dǎo)與環(huán)形脊波導(dǎo)相鄰設(shè)置。

所述環(huán)形脊波導(dǎo)由歐姆接觸層和部分上包層組成。

所述環(huán)形脊波導(dǎo)的形狀為圓形、跑道形、三角形或矩形；所述耦合波導(dǎo)的形狀為直線形或弧線形。

所述環(huán)形脊波導(dǎo)位于耦合波導(dǎo)的一側(cè)或兩側(cè)。

所述激活層采用量子阱結(jié)構(gòu)。

在所述耦合波導(dǎo)與環(huán)形脊波導(dǎo)的上表面上均設(shè)有上電極金屬層，在所述襯底層的下表面上設(shè)有下電極金屬層。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理為：通過由環(huán)形脊波導(dǎo)形成的環(huán)形諧振腔實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振產(chǎn)生激光光束，將多個(gè)可產(chǎn)生不同波長激光光束的環(huán)形諧振腔集成在一起，通過與其緊鄰的耦合波導(dǎo)（兩者間距納米量級(jí)）將激光光束放大并耦合輸出，形成多波長半導(dǎo)體激光器。

采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進(jìn)步為：

1、與傳統(tǒng)的多波長激光器不同，本發(fā)明采用多個(gè)閉合的環(huán)形腔實(shí)現(xiàn)光學(xué)諧振，使得激光器不再受解理腔面的限制，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，容易與其他器件集成；避免了多個(gè)單縱模激光器有源層的疊加，減小了材料生長難度；不需要在大面積基片上制備光柵及進(jìn)行高質(zhì)量的二次材料生長，可采用一次外延層材料實(shí)現(xiàn)，不需要解理鍍膜工藝，簡化了工藝，降低了成本；

2、采用不同周長的環(huán)形脊波導(dǎo)與相鄰耦合波導(dǎo)之間的耦合方式輸出激光，使得激光光束的輸出路徑靈活可調(diào)且容易實(shí)現(xiàn)激光器的大規(guī)模集成；

3、多個(gè)激光光束通過耦合集中到同一耦合波導(dǎo)中，給耦合波導(dǎo)加正向偏置電壓，將激光光束光放大后輸出，提高了輸出功率；?

4、環(huán)形脊波導(dǎo)與耦合波導(dǎo)采用橫向耦合方式，制備工藝簡單，成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例1的層結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、上電極金屬層，2、歐姆接觸層，3、上包層，4、激活層，5、下包層，6、緩沖層，7、襯底層，8、下電極金屬層，9、耦合波導(dǎo)，10、環(huán)形脊波導(dǎo)。

具體實(shí)施方式