[發明專利]一種可調諧半導體激光器

有效

• 申請號: 201710512530.8
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107425405B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 趙建宜;王任凡;岳愛文;張明洋
• 申請（專利權）人: 武漢電信器件有限公司
• 主分類號: H01S3/082
• 分類號: H01S3/082;H01S3/1055
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

本發明涉及一種半導體激光器，屬于光通信技術領域，具體是涉及一種可調諧半導體激光器。包括一有源區，所述有源區的兩端分別連接耦合器的輸入端，所述耦合器為雙端輸出，各耦合器的輸出端分別連接光柵后形成四條光路。因此，本發明具有如下優點：相比于傳統的單端口輸出可調諧激光器，本發明方案，可以節約兩個一級分束器，一個二級分束器，相干調制器尺寸得到了大幅度的減小。因此，本發明總的器件尺寸也可以大幅度減小，為降低芯片成本提供了一個可行的措施。

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器，屬于光通信技術領域，具體是涉及一種可調諧半導體激光器。

背景技術

半導體激光器是光纖通信系統中的重要光源。它體積小，效率高，十分適合光纖通信系統中使用。目前光纖通信系統普遍使用波分復用方式的增加單根光纖的通信容量。在不同信道使用不同的波長進行通信傳輸。傳統的通信光源采用分立的激光器，器件體積大，功耗高，成本高昂。單片集成波長可調諧芯片具有體積小，功耗低等優勢，能夠降低系統的運營成本。

在可調諧半導體激光器中，三段式分布式布拉格反射鏡(DBR)激光器是最早提出并應用的。但是受限于載流子注入效應及熱效應等的影響，一般三段式DBR激光器波長調諧范圍有限，最大約為15～20nm。而目前廣泛使用的DWDM系統中，最常用的C波段波長覆蓋范圍約為32nm。因此一般的三段式可調諧DBR激光器難以使用。為解決這一難題，目前廣泛采用的是一種所謂的四段式可調諧激光器。其原型可以追溯到美國加州大學，圣巴巴拉分校的Larry Coldren教授提出的四段式取樣光柵可調諧半導體激光器。其原理是在激光器有源區兩端分別加入以取樣光柵構成的分布式光柵(DBR)反射鏡。兩端的取樣光柵在取樣周期的調制下形成梳狀反射譜，并且兩個光柵的梳狀反射譜間隔稍許不同。根據激光器的原理可以知道，在此條件下激光器諧振腔總的鏡面損耗與兩端梳狀反射譜的乘積RL*RR相關。在游標效應的作用下，如果對兩端的梳狀反射譜位置進行非同步的微調，即可實現兩個梳狀反射峰對準位置的跳變。而如果對兩端梳狀反射譜位置進行同步微調，即可實現兩個梳狀反射峰對準位置的連續移動。通過上述對兩個取樣DBR光柵的不同方式的操作，即可實現在一段波長范圍內，兩個梳狀反射峰的對準位置的連續覆蓋，進而實現半導體激光器在一段較寬的波長范圍內實現連續調諧。

該方案作為可調諧激光器第一個成熟的商用方案，最大的優勢在于取樣光柵的原理非常簡單，設計及工藝實施起來十分簡便。但是取樣光柵本身也存在著一些非常難以克服的問題。首先是取樣光柵的梳狀反射峰反射率并不一致，其包絡呈現Sinc函數分布，因此激光器的輸出功率均勻性差。其次，由于反射峰存在一定的寬度，因此兩個錯位的梳狀峰相乘也會帶來比較可觀的反射率，尤其是與對準的反射峰最為鄰近的兩個錯位的反射峰，其強度甚至能與對準的兩個梳狀峰差別不大，使得游標選模的作用弱化，激光器單模特性劣化。