[发明专利]相移电控制取样光栅半导体激光器及其设置方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及光纤通信，光子集成，光电传感以及其他光电信息处理；是一种波长在一定范围内连续可调的取样光栅半导体激光器及设置方法。

背景技术

由于现在对光通信网络传输容量的需求急剧增长，密集波分复用（Dense wavelength division multiplexing, WDM）系统复用的信道数越来越多，这种通信系统需要用不同激射波长的激光器作光源。为减少由此带来的能耗和维护成本急剧上升问题，光子集成（Photonic integration circuit, PIC）是必然的选择。但是，目前这种大规模集成的PIC芯片中所使用的高性能光源——激光器阵列，还只能依赖于高精度电子束刻写技术来制造。对于满足ITU－T标准波长的真实相移光栅，这种电子束刻写技术需要至少0.1纳米量级以上的加工精度，只能采用经过特别改造后的电子束曝光设备来进行加工，其加工工艺缓慢费时，加工成本非常高昂，不能用于激光器的大规模商业化生产。

此外，ITU－T标准对激光器的激射波长提出了严格的要求，而实际的半导体激光器制作过程中，存在各种偶然因素使得激光器激射波长偏离这个要求。因而在制作多波长激光器阵列时，常采用波长调谐装置如热调谐或改变注入电流、以及多电极注入等方式，来控制激光器的激射波长严格对准ITU－T标准。这些波长调谐装置使得激光器的结构变得复杂，加工难度增大，它们也会导致多波长激光器阵列中各个激光器输出激光功率不均衡问题。

对于激光器激射波长的初步控制，南京大学陈向飞教授发明的重构－等效啁啾（Reconstruction-equivalent chirp，REC）技术有很大的优势。利用这种取样光栅技术，能用微米量级加工工艺来代替原本需要纳米量级工艺才能实现的波长控制，制作成本有很大的降低，特别适合制作PIC设备中的多波长半导体激光器阵列。对于激光器激射波长的精细调节，T. Numai等人提出的在DFB激光器中间引入相移区的方法则有很大的优点，实验报道显示通过改变注入相移区电流的大小，能连续调节激光器激射波长达2.1nm。我们的理论研究表明，在现有工艺条件下这种激光器的激射波长连续可调范围能高达5～6nm。这种激光器的优点是在激射波长连续调节的过程中，激光器的域值电流和正常工作电流（两倍到三倍域值电流）时输出的激光功率变化不大，它的不足是难以用这种方法制成多波长激光器阵列。

主要参考文献

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