[發(fā)明專利]基于非周期亞波長光柵和分布布拉格反射鏡的諧振腔

有效

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• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107703624B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段曉峰;張帥;李宮清;黃永清;任曉敏;劉凱;蔡世偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;H01S3/081
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域，提供了一種基于非周期亞波長光柵和分布布拉格反射鏡的諧振腔，具有可以控制諧振腔內(nèi)駐波光場的分布的特性。所述諧振腔的結(jié)構(gòu)自下而上為：分布布拉格反射鏡、諧振腔、非周期亞波長光柵反射鏡。平面入射光通過諧振腔到達(dá)非周期亞波長光柵反射鏡，實現(xiàn)偏向諧振腔中心的斜反射，斜反射在諧振腔內(nèi)多次振蕩耦合，形成光場能量集中于腔中部的穩(wěn)定駐波場，駐波場寬度由非周期亞波長光柵結(jié)構(gòu)決定，從而通過改變非周期亞波長光柵結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對諧振腔內(nèi)駐波場寬度的控制。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)諧振腔不能控制駐波場寬度的問題，能夠廣泛應(yīng)用于光通信及光學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域，更具體地，涉及基于非周期亞波長光柵和分布布拉格反射鏡的諧振腔。

背景技術(shù)

隨著光通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體光電子器件得到了廣泛的應(yīng)用。為研究速率更高、容量更大的光通信系統(tǒng)，要求科研人員設(shè)計集成度更高、結(jié)構(gòu)更優(yōu)、性能更穩(wěn)定的半導(dǎo)體光電子器件。

諧振腔是半導(dǎo)體光電子器件中一種重要的腔結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于激光器和光探測器中。其中，法布里-珀羅諧振腔(F-P腔)是一種典型的諧振腔。F-P腔也稱作平面平行腔，由兩個平行平面反射鏡(兩個反射鏡的曲率半徑為無窮大)組成，一條平行于諧振腔軸線的光線，經(jīng)平行平面反射鏡反射后傳播方向仍平行于軸線，始終不會溢出腔外，在諧振腔內(nèi)形成穩(wěn)定的駐波場。如圖1所示，圖1中由兩個包含5對InP-空氣隙的分布布拉格反射鏡11和13形成的F-P腔12，入射光線14經(jīng)分布布拉格反射鏡13進(jìn)入F-P腔12內(nèi)。在F-P腔12內(nèi)形成與F-P腔12寬度相差不大的穩(wěn)定的駐波場15。

由于每一個諧振腔中可形成的穩(wěn)定駐波場的寬度固定，且與諧振腔的寬度相差不大，不能控制駐波場的寬度發(fā)生變化，限制了諧振腔在光通信系統(tǒng)中應(yīng)用范圍。現(xiàn)急需提供一種能夠形成寬度變化的駐波場的諧振腔。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明提供了基于非周期亞波長光柵和分布布拉格反射鏡的諧振腔。

本發(fā)明提供了一種諧振腔，諧振腔的器件結(jié)構(gòu)自下而上為：分布布拉格反射鏡、諧振腔、非周期亞波長光柵反射鏡，為兩鏡一腔結(jié)構(gòu)。

其中，分布布拉格反射鏡是由折射率高低交替的介質(zhì)材料構(gòu)成，每層具有特定的厚度，能夠在較寬光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)高反射特性。

其中，所述非周期亞波長光柵反射鏡是由折射率差較大的兩種材料制成，其具有特定的光柵結(jié)構(gòu)，能夠在較高反射率基礎(chǔ)上，對入射光束進(jìn)行斜反射。

其中，在諧振腔內(nèi)，入射光通過諧振腔到達(dá)非周期亞波長光柵反射鏡，反射光束實現(xiàn)偏向諧振腔中心的斜反射，反射光束再次通過諧振腔，經(jīng)分布布拉格反射鏡反射，再次到達(dá)非周期亞波長光柵反射鏡實現(xiàn)斜反射，該過程不斷重復(fù)，形成向腔中心靠攏的多次振蕩。諧振腔邊緣光束與腔中部光束互相耦合，形成光場能量集中于腔中部的穩(wěn)定駐波場，駐波場寬度由非周期亞波長光柵結(jié)構(gòu)決定，從而通過改變非周期亞波長光柵結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對諧振腔內(nèi)光場分布的控制。

其中，所述非周期亞波長光柵反射鏡的特定光柵結(jié)構(gòu)包括：一維、二維和三維的非周期亞波長光柵構(gòu)成的反射鏡；所述一維光柵為周期和占空比在一維方向上隨位置特定排列的亞波長光柵；所述二維光柵為周期和占空比在二維方向上隨位置特定排列的亞波長光柵；所述三維光柵是在二維非周期亞波長光柵的基礎(chǔ)上，光柵高度隨位置改變的光柵。

本發(fā)明提供的諧振腔，利用非周期亞波長光柵反射鏡和分布布拉格反射鏡構(gòu)成一個可形成寬度可變的駐波場的諧振腔，通過改變非周期亞波長光柵反射鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生寬度可控的駐波場，突破了傳統(tǒng)諧振腔不能控制駐波場寬度的限制，使得諧振腔可以更靈活廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體光電子器件的設(shè)計和制作中，得到集成度更高、結(jié)構(gòu)更優(yōu)、性能更穩(wěn)定的半導(dǎo)體光電子器件。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中諧振腔內(nèi)的駐波場分布圖；