[發明專利]非對稱結構相移光柵及DFB半導體激光器

在審

• 申請號: 201610422470.6
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN107516817A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 鄭俊守;孫雨舟;王祥忠
• 申請（專利權）人: 蘇州旭創科技有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/125
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙)32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本申請屬于半導體激光器技術領域，具體涉及一種非對稱結構相移光柵及DFB半導體激光器。

背景技術

分布反饋(DFB)半導體激光器，已經成為光通信網絡中必不可少的光源，在DWDM和CWDM等各種波分復用系統中發揮著重要的作用。

DFB半導體激光器的光反饋由集成在激光器中的布拉格光柵提供，光柵多制作在波導層中，沿腔長方向的折射率有周期性的變化。布拉格光柵對于激光器腔內不同模式有不同的反射率，通常對布拉格波長附近一段區域內的反射率高，遠離布拉格波長的范圍內的反射率低。因此對于激光器腔內存在的不同模式，其損耗包括內部損耗和端面損耗等。與光柵周期對應的布拉格波長有最低的損耗，根據激光器激射時的增益閾值條件，布拉格波長對應的模式達到激射的閾值增益也就最低，因此在注入電流達到激光器的閾值電流時布拉格模式會首先激射。這樣，布拉格光柵起到了很好的選頻作用，布拉格光柵可以看作一個窄帶的濾波器。

在傳統基于布拉格光柵的DFB半導體激光器中，在相同外部注入電流的情況下，需要盡可能地獲得較大的有效光功率，提高對注入電流的利用率。為了增大DFB半導體激光器的有效輸出光功率，通常將非對稱結構引入相移光柵DFB半導體激光器中，常見的非對稱結構有：

1)兩個出光端面的反射率大小不對稱，即在激光器一端面上鍍高反射膜(HR)，另一個端面上鍍抗反射膜(AR)的方式來實現兩端面反射率的不對稱，達到改變DFB半導體激光器兩端面的輸出功率之比的目的；

2)將光柵相移偏離激光器中心位置，偏向激光器輸出端。

對于結構一，如果激光器是分立器件，是可以在激光器一端面鍍上高反射膜(HR)，另一個端面鍍上抗反射膜(AR)的方式來分配激光器兩個端面的輸出激光功率。但高反射膜會帶來隨機相位的影響，導致激光器跳模。隨機相位對激光器產生的負面影響無法控制，目前尚未找到有效解決隨機相位影響的方法。另外，對于未來光子集成芯片，即各種光子器件通過選擇區域外延生長技術或對接生長技術集成在一起的芯片，無法通過鍍膜的方法實現DFB激光器兩端面激光的非對稱輸出。對于結構二，相移偏離中心位置偏向激光輸出端，雖能提高輸出端的光功率，但相移偏離中心會加劇空間燒孔效應的影響，降低單模成品率。

發明內容

本申請一實施例提供一種非對稱結構相移光柵，所述相移光柵包括位于相移光柵中心位置的相移結構及位于相移結構兩側的第一光柵和第二光柵，所述第一光柵和第二光柵的長度相同、刻蝕深度相同且光柵周期相等，第一光柵的占空比恒定不變，第二光柵包括切趾段光柵，切趾段光柵的占空比沿光柵軸向逐漸變化，第一光柵和第二光柵的折射率調制強度不相等。

一實施例中，所述相移結構的相移量為0、λ/4、λ/8、或λ，λ為相移光柵的輸出波長。

一實施例中，所述第二光柵全部或部分為切趾段光柵。

一實施例中，所述第一光柵的占空比為一恒定值a，0<a<1.0，其中：

當第一光柵的占空比為一恒定值a，0<a<0.5時，所述切趾段光柵的占空比沿光柵軸向由a逐漸減小到0；

當第一光柵的占空比為一恒定值a，a＝0.5時，所述切趾段光柵的占空比沿光柵軸向由0.5逐漸減小到0或由0.5逐漸增大到1.0；

當第一光柵的占空比為一恒定值a，0.5<a<1時，所述切趾段光柵的占空比 沿光柵軸向由a逐漸增大到1.0。

本申請另一實施例還提供一種DFB半導體激光器，所述DFB半導體激光器包括DFB激光腔及位于DFB激光腔上方和下方的若干外延層，DFB激光腔包括依次設置的光柵刻蝕阻止層、相移光柵、光柵覆蓋層，所述相移光柵包括位于相移光柵中心位置的相移結構及位于相移結構兩側的第一光柵和第二光柵，所述第一光柵和第二光柵的長度相同、刻蝕深度相同且光柵周期相等，第一光柵的占空比恒定不變，第二光柵包括切趾段光柵，切趾段光柵的占空比沿光柵軸向逐漸變化，DFB半導體激光器兩端面的輸出功率不相等。

一實施例中，所述相移結構的相移量為0、λ/4、λ/8、或λ，λ為相移光柵的輸出波長。

一實施例中，所述第二光柵全部或部分為切趾段光柵。

一實施例中，所述第一光柵的占空比為一恒定值a，0<a<1.0，其中：

當第一光柵的占空比為一恒定值a，0<a<0.5時，所述切趾段光柵的占空比沿光柵軸向由a逐漸減小到0；