[發明專利]一種階梯相位布拉格光柵及其分布反饋半導體激光器的制備方法

有效

• 申請號: 201510332551.2
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN105024279B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 肖如磊;施躍春;陳向飛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01S5/125
• 分類號: H01S5/125
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明屬于光電子技術領域，涉及光纖通訊、光子集成以及其他光電信息處理，提出基于階梯相位布拉格光柵(Stair-phase Bragg Grating)的光纖光柵、平面波導光柵及分布反饋激光器及多波長激光器陣列。

背景技術

布拉格光柵是特定周期性的折射率調制，能夠在光波導中某一或某些波段產生特殊的濾波特性，常見的布拉格光柵包括光纖布拉格光柵和平面波導布拉格光柵，其不同之處即在于對應的光波導的不同，前者的波導為光纖，后者為平面波導[1]。光纖布拉格光柵廣泛應用于光纖通信和光纖傳感的系統中，其制作方法主要為利用光纖光敏特性的全息曝光的方法，其用途包括光的濾波、色散補償和波分復用等。平面波導布拉格光柵主要應用于分布反饋激光器和光子集成的平面波導信息處理，其功能特性和分析方法均與光纖布拉格光柵類似。

在通信方面，由于與日俱增的數據傳輸要求和光信號的產生、光纖的制作等技術的逐漸成熟，以光為載波的通信系統逐漸替代了以電為載波的通信系統，其根本原因為相對電來說，光具有很大的帶寬，也就意味著更高的傳輸速率。而對于光通信，波分復用技術(WDM)是一個飛躍性的技術，其基本含義為利用光的不同波長為載體，同時間同空間地進行多路信號的傳輸[2]。最開始的波分復用的使用為將光波分為1310波段和1550波段，其分別對應光纖中損耗較低的1310nm左右的80nm波長范圍和1550nm左右的120nm波長范圍。隨著技術的發展，誕生了粗波分復用(CWDM)和密集波分復用(DWDM)，其中粗波分復用表示在上述波段中進行分割成間距20nm左右的子信道，從而可以較大地增加一根光纖傳輸的信息速率，密集波分復用表示將1550波段劃分成許多相鄰0.8nm(100GHz)的子信道，屆時在同一根光纖中可以同時傳輸150個信道，于是便極大地增加了信息的傳遞速率，因而隨著當今信息社會的高速發展，密集波分復用的方法將是未來信息傳輸主干道甚至很多支干道的極度重要的選擇。

通信系統中主要包括三個部分：光信號發生器，光信號傳輸媒介即光纖和光信號探測器。其中光信號發生器的重要性位于首位，其為整個系統提供了動力，就好比發動機對于一架飛機的作用，而光信號發生器的最重要的元件就是激光器。通信系統中，強度調制是最常用的激光器的調制方法方式，可以分為直接調制和外調制兩種，其中直接調制指的是直接加載信號在激光器的驅動電流上，優點是可以簡便、廉價地實現光信號發生器，其缺點是調制速率將會受到激光器響應特性的限制從而達不到較高的調制速率，例如40GHz，同時它產生的信號會存在較大的頻率啁啾，由于單模光纖色散的存在，其傳輸距離也會受到很大影響；外調制指的是通過在激光器的外部添加一個調制器，基于聲光效應、磁光效應、Franz-Keldysh效應和量子stark效應等，通過對激光器岀射后的光的強度進行控制從而實現調制，常見的外調制器包括電吸收調制器(EML)和馬赫-曾德調制器(MZI)，其雖然成本較高，但是可以達到更高的調制速率，例如100GHz，但是不會引入頻率啁啾，從而更適合于現代通信系統[3]。