[发明专利]两次及多次曝光采样布拉格光栅及制作方法

说明书

一、技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及光通信，光纤传感等方面。与分布反馈半导体 激光器、分布反馈半导体无源器件、分布反馈光纤激光器、分布反馈光纤无源器件等 有关，涉及复杂分布反馈器件的设计与制作，广泛应用于各类光波导，广泛适用于各 类采样结构。更具体而言，是基于重构—等效啁啾技术制备分布反馈(DFB)器件的 设计和制作。

二、背景技术

二十一世纪，是信息技术的世纪。光通信随着信息技术的发展突飞猛进、日新月 异。光通信技术日新月异的同时，光通信器件所遇到的挑战也越来越多。如何满足市 场对光通信器件的要求，生产制造出低成本和高性能的光通信产品，已成为当今光通 信行业最为关注的话题。

在各类光通信器件中，布拉格(Bragg)光栅应用非常广泛，诸如光纤激光器、 半导体激光器、色散补偿多信道滤波器、光纤传感器、光码分多址(OCDMA)编解码 器等等。然而，若要在布拉格光栅中实现精确的性能设计、复杂的滤波特性、准确的 相移和啁啾等，非常尖端而昂贵的纳米级制造技术是不可或缺的。光通信器件的研发， 其根本目的在于产业化，为通信事业的发展添砖加瓦，而其制造难度和过高的成本却 是产业化遇到的最大问题。尤其是基于半导体材料的光通信器件，如半导体激光器阵 列，制造技术是其目前无法量产的根源之所在。

全息曝光技术(holographic lithography)能够形成DFB光栅结构，是制作低成 本DFB器件的有效手段。但基于传统全息曝光技术制成的折射率耦合DFB器件的 Bragg光栅是相对简单的均匀(uniform)结构，即，器件中包含的Bragg光栅具有相 同的光栅周期。全息曝光技术成本极低，且适于批量生产。但全息曝光技术制成的无 源器件，只具有简单的滤波功能；制成的有源器件(激光器)，理论上是双模工作的。 在实际应用中因为激光器两侧端面反射相位不同，可以实现单模激射。但其反射相位 具有随机性，其单模成品率不高；且高速调制时，其边模抑制比(SMSR)小于20dB， 完全无法满足高速光通信的需要。

电子束曝光技术(electron beam lithography)能够形成非常复杂的DFB光栅结 构，在科研上常被用来制作复杂的微结构非常成功，并且可以用来研制非常复杂的高 性能、高成品率DFB激光器，包括DWDM系统应用的激光器芯片等。但电子束曝光 技术的设备一次性投入非常大，运行成本高，并且当芯片结构多样化、细微结构差别 较大、结构变化密度很高时，需精细刻写，导致所需要的运行时间成倍增加，使制作 结构复杂的DWDM激光器芯片的成本较高，难以适应未来低成本、高性能芯片开发、 生产的需要。

为使高性能器件能够量产，重构—等效啁啾(Reconstruction-equivalent-chirp) 技术(REC技术)应运而生。通过在布拉格光栅上进行整体性的采样(sample)调制， 重构—等效啁啾技术能够在亚微米甚至微米精度实现复杂的结构特性；同时重构—等 效啁啾技术使用最为普通的全息曝光技术，使具有复杂结构的器件具备量产的可能。