[发明专利]一种双波长可调谐半导体激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种双波长可调谐半导体激光器，该激光器是一种具有双层布拉格光栅的分布式布拉格反射激光器。

背景技术

随着光通信技术的日益发展，低成本的可调谐半导体激光器在接入网和数据交换中有着非常大的应用潜力和发展空间。另一方面，双波长激光器由于其在太赫兹产生、光远端探测和双稳态等方面的独特优势，引起了人们的广泛关注和研究。例如，基于双波长激光器，利用注入锁定技术可以实现波长和功率的双稳态，从而进一步应用于波长转换、光存储和光开关等。所以，如果使激光器同时兼具双波长输出和波长可调谐特性，势必会在诸多领域展现出巨大的应用价值。

为了实现单片集成的双波长激光器，格拉斯哥大学的FrancescaPozzi等人提出一种侧向耦合DFB激光器，报道于“Dual-WavelengthInAlGaAs–InPLaterallyCoupledDistributedFeedbackLaser”，IEEEPhotonicsTechnologyLetters，vol.18，no.24，2006。这种激光器是在传统DFB激光器的基础上，独辟蹊径，将具有不同周期的两组布拉格光栅刻蚀在波导的两侧，每组光栅对应一个激射波长，从而实现双模激射。但是，由于受DFB激光器本身特点的限制，无法实现大范围内的波长可调。

2000年，在典型的分布式布拉格反射(DBR)激光器基础上，美国伊利诺伊大学的S.DRoh等人采用光栅级联的方法，将具有不同周期的布拉格光栅前后级联，通过改变注入光栅区的电流实现了波长可调的双波长激光器，其结构如附图1所示。相关研究报道在“SingleandTunableDual-WavelengthOperationofanInGaAs–GaAsRidgeWaveguideDistributedBraggReflectorLaser”，IEEETransactionsonPhotonicsLetters，vol.12，no.1，2000。采用光栅级联的方法，由于两个激射波长所对应的腔长不同，会使得后光栅段所对应的激射波长具有较大的损耗，从而导致功率不均衡。此外，将光栅级联将大大扩展器件的体积，这对于光芯片的高集成化而言，是十分不利的。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种双波长可调谐半导体激光器，旨在解决现有技术中采用光栅级联的方式，由于两个激射波长所对应的腔长不同，会使得后光栅段所对应的激射波长具有较大的损耗，从而导致功率不均衡的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种双波长可调谐半导体激光器，该激光器包括有源区、相位区和光栅区；从下往上依次附着有第一缓冲层、有源层和第一覆盖层，所述第一缓冲层、所述有源层和所述第一覆盖层构成了所述有源区；从下往上依次附着有第二缓冲层、波导层和第二覆盖层，所述第二缓冲层、波导层和第二覆盖层构成了所述相位区；从下往上依次附着有第三缓冲层、光栅层和第三覆盖层，所述第三缓冲层、光栅层和第三覆盖层构成了所述光栅区；在所述第一覆盖层的上表面设有第一电极，在第二覆盖层的上表面设有第二电极，在第三覆盖层的上表面设有第三电极；所述有源区的左端面为解理面，所述光栅区的右端面镀有增透膜。

更进一步地，所述光栅层包括刻蚀在第三覆盖层下表面的第一布拉格光栅和刻蚀在第三缓冲层上表面的第二布拉格光栅；所述第一布拉格光栅的周期与所述第二布拉格光栅的周期不同。

更进一步地，所述光栅层的有效折射率大于第三缓冲层的折射率；所述光栅层的有效折射率大于所述第三覆盖层的折射率。

更进一步地，所述有源层的带隙小于所述波导层的带隙；所述有源层的带隙小于所述光栅层的带隙。

更进一步地，工作时，通过在所述第一电极中注入电流使得激光器开始工作；通过改变所述第三电极的注入电流，使得光栅层的两个布拉格反射峰同时发生移动，实现对腔内纵模的选择，来对激光器的输出波长进行粗调节；通过改变所述第二电极的注入电流，使得所述波导层的折射率发生改变，整个激光器有效腔长发生改变，腔内的纵模位置发生移动，来对激光器的输出波长进行细调节。

更进一步地，同一个时刻输出的两个波长之间的间距等于两个光栅的布拉格反射峰的间距。