[发明专利]微环形激光器系统和方法

权利要求书

1.一种电泵浦混合Ⅲ-Ⅴ族和硅激光器系统，包括：

硅微环形谐振腔405；

由Ⅲ-Ⅴ族半导体材料形成的量子阱412，其与所述硅微环形谐振腔405光学耦合以提供光增益；

由掺杂有第一类载流子的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料形成的梯形缓冲器414，其中所述梯形缓冲器414光学耦合到所述量子阱412；

环形电极410，其耦合到所述梯形缓冲器414，其中所述梯形缓冲器414使得所述环形电极410与所述微环形谐振腔405的光模基本隔离。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括第二缓冲器408，所述第二缓冲器由掺杂有第二类载流子的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料形成，所述第二类载流子具有与所述第一类载流子相反的电荷，所述第二缓冲器408位于所述量子阱412和所述硅微环形谐振腔405之间。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，选择所述硅微环形谐振腔405、所述第二缓冲器408、所述量子阱412以及所述梯形缓冲器414的高度以使得激光的单基横电(TE)模在所述谐振腔405内传播，其中所述TE模中的最大量的电磁能量位于所述量子阱412内从而提供对量子阱412内的激光的增强的放大。

4.根据权利要求2所述的系统，还包括中央电极416，所述中央电极416耦合到所述第二缓冲器408并位于所述硅微环形谐振腔405内，以允许通过在所述中央电极416和所述环形电极405之间施加偏置电压来将载流子注入所述量子阱412中。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述梯形缓冲器414由多个层次构成，其中每个递增的级次具有递减的长度从而形成金字塔形的缓冲器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述金字塔形的缓冲器是通过蚀刻多个台阶而形成的，从而形成所述多个层次。

7.根据权利要求1所述的系统，还包括下覆层404，所述下覆层位于所述硅微环形谐振腔405的下面，其中所述下覆层404由折射率小于所述硅微环形谐振腔405的折射率且在所述微环形谐振腔405中的激光的波长处基本上光学透明的材料形成。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括光波导302，所述光波导距所述硅微环形谐振腔405足够近以使来自所述微环形谐振腔405的激光倏逝耦合到所述光波导302。

9.一种用于形成用于激发具有选定波长的光的电泵浦混合Ⅲ-Ⅴ族和硅激光器的方法，包括：

在下覆物404上形成硅微环形谐振腔405，所述下覆物具有小于所述硅微环形谐振腔405的折射率的折射率；

将第一缓冲器层408与所述硅微环形谐振腔405相连，其中所述第一缓冲器层408由掺杂有第一类载流子的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料形成；

将量子阱412附着到所述第一缓冲器层408，其中所述量子阱光学耦合到所述硅微环形谐振腔405；

将第二缓冲器层414连接到所述量子阱412，其中所述第二缓冲器层414由掺杂有第二类载流子的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料形成，所述第二类载流子具有与所述第一类载流子相反的电荷，并且所述第二缓冲器层414具有梯形形状，所述梯形形状具有耦合到所述量子阱412的宽区域和窄区域；

将环形电极410连接到所述梯形形状的第二缓冲器层414的所述窄区域；以及

将所述硅微环形谐振腔405的中心附近的中央电极416包括在内，从而使载流子能够被注入所述中央电极416和所述环形电极410之间的所述量子阱412中，以提供对具有所述选定波长的光的放大。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过蚀刻多个层次来形成所述第二缓冲器层414的所述梯形形状，其中每个递增的层次具有递减的长度，从而形成金字塔形的缓冲器。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括形成所述第二缓冲器层414的所述梯形形状，所述梯形形状被形成为具有变窄的顶部以引导单基TE模，从而使所述单基TE模中的最大量的电磁能量位于所述量子阱412内，以提供所述量子阱412内的光的增大的增益。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括将光波导302布置得足够靠近所述硅微环形谐振腔405，以使所述硅微环形谐振腔405内的光能够倏逝耦合到所述光波导302，从而将激光从所述硅微环形谐振腔405中导出。