[发明专利]基于重构—等效啁啾的快速可调谐半导体激光器及制备方法

权利要求书

1.基于串联与并联混合方式来实现低成本快速可调谐分布反馈半导体激光器，其特征在于激光器矩阵结构中的每一个DFB激光器的光栅结构都是基于重构—等效啁啾技术的采样布拉格光栅，并采用串联与并联混合方式将不同工作波长的基于重构—等效啁啾技术的DFB激光器集成在同一激光器集成芯片构成激光器矩阵结构，芯片中的每一个激光器的波长都已经固定，激光器矩阵设有相应的矩阵电压控制，通过控制电流注入大小和电路选择开关来选择其中一个激光器工作，激光器矩阵结构中的各串联激光器之间分别采用一个电隔离区来减小相邻激光器之间的电串扰，从而实现对每个激光器的波长独立控制；串并联激光器矩阵中的不同波长光信号通过耦合后从同一根波导输出；电隔离区是指串联部分，即激光器矩阵结构中行与行之间的间隔需要电隔离区隔离。

2.根据权利要求1所述的基于串联与并联混合方式实现低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于所述的基于串联与并联混合方式的激光器矩阵结构中包含n行串联和m列并联且独立的基于重构—等效啁啾技术的DFB半导体激光器，总的激光器数目为mn，满足1≤m≤20，2≤n≤40，相邻的串联激光器的波长间隔3nm到60nm范围以内。

3.根据权利要求2所述的基于串联与并联混合方式实现低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于所述的基于串联与并联混合方式制作的集成激光器矩阵结构中的波导的两个端面都采用抗反射膜，抗反射膜的端面反射率范围在10^-6到2%范围以内；所述波导是通过耦合后的同一根波导。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于串联与并联混合方式实现低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于所述的基于串联与并联混合方式的集成激光器矩阵结构中每个激光器的分布反馈结构采用侧向耦合光栅结构，其光栅位于脊波导两侧。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于串联与并联混合方式制备的低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于：电隔离区是将激光器相应区域的欧姆接触层InGaAsP和脊波导上面的InGaAs缓冲层通过干法刻蚀或者湿法腐蚀方式去除掉，然后覆盖厚度为100nm到300nm范围以内的绝缘材料SiO₂；电隔离区的宽度在5um到80um范围以内；相应的区域是指串联的每一列中两只相邻激光器之间相互连接的那部分区域。

6.根据权利要求1、2或3所述的基于串联与并联混合方式制备的低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于：对于矩阵结构中的电隔离区结构是，将激光器相应区域的的欧姆接触层InGaAsP和脊波导上面的缓冲层InGaAs通过干法刻蚀或者湿法腐蚀方式去除掉，再在此区域进行离子注入，之后覆盖厚度为100nm到300nm范围以内的绝缘材料SiO₂，电隔离区的宽度在2um到20um范围以内。

7.根据权利要求1、2或3所述的基于串联与并联混合方式制备的低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于所述的基于串联与并联混合方式制作的集成激光器矩阵结构中的单个激光器都是采用等效相移的方法来设计和制作，其相移位置在取样光栅中心的±40%区域内。

8.根据权利要求6或7所述的基于串联与并联混合方式制备的低成本快速可调谐DFB半导体激光器，其特征在于所述的基于串联与并联混合方式制作的集成激光器矩阵结构中的单个激光器都是采用侧向耦合光栅结构。

9. 根据权利要求1-8之一所述的基于串联与并联混合方式制备的快速低成本可调谐DFB半导体激光器工作控制方法，其特征在于激光器矩阵结构中不同波长的激光器输出之间的切换控制由相应的矩阵电压输入完成，通过控制电流注入大小和矩阵电压的电路选择开关来选择其中一个激光器工作，可由相应矩阵集成电路完成；在激光器矩阵结构中，处于工作状态的激光器加工作电流，其余激光器全部加透明电流，透明电流小于工作电流；激光器矩阵工作时，同时给激光器矩阵结构中的所有激光器加上透明电流，之后不断改变需要波长对应的激光器的电流大小来实现相应波长的输出；串联的其余激光器全部加上透明电流；透明电流小于工作电流阈值，不足以让激光器产生光，同时能抵消器件材料本身对于光的吸收损耗；只给需要的那一只工作的激光器加工作电流。

10.根据权利要求9所述的基于串联与并联混合方式制备的快速低成本可调谐DFB半导体激光器工作控制方法，其特征在于激光器波长的调谐速度取决于不同激光器之间的切换速度。