[发明专利]单片集成的可调谐半导体激光器

说明书

一种单片集成的可调谐半导体激光器，其具有光波导，包括在衬底上具有外延层的激光器芯片，并且具有界定光学增益区段和无源区段的第一反射器和第二反射器，其中反射器中的至少一个是包括光栅并配置成具有可调谐反射光谱的分布式布拉格反射器区段，其中激光器设置有配置为在使用中被电接地的公共接地电极，其中控制电极设置在至少光学增益区段和至少一个分布式布拉格反射器区段中的光波导上，其中无源区段设置有与光波导的与衬底相对的侧电接触的无源区段电极，该无源区段配置为不被电控制信号驱动，且在无源区段内不存在光栅，且其中，该无源区段是接地无源区段，其中无源区段电极配置为在使用中电接地并且与无源区段电接触，且其中无源区段电极和公共接地电极电接触光波导的相对侧。

发明领域

本发明涉及具有可调谐分布式布拉格反射器的波长可调谐的单片集成的半导体激光器，更具体地涉及用于电信应用的这类激光器。

背景

单片集成的半导体可调谐激光器广泛地用在电信工业中，用于沿光纤传输光学调制光。通常，在这样的应用中，许多激光器的光学信号在标准传输信道上传输时被波分复用(WDM)或密集波分复用(DWDM)。两个主要通信波段，即，C波段(191.6-196.2THz)和L波段(186.4-191.6THz)，具有由国际电信联盟(ITU)定义的标准波长信道，间隔为100GHz(0.8nm)、50GHz(0.4nm)或25GHz(0.2nm)。除了要求传输波长的稳定性之外，这种波分复用系统需要发射激光器具有窄的线宽。激光器线宽在相干传输系统中特别重要，在相干传输系统中在每个传输链路的发射机和接收机中都提供激光器。

以往，具有短激光腔的简单的单纵模激光器被广泛部署，并且能够仅在一个信道上操作或可以跨越少量信道进行调谐，其中其操作波长通过控制每个激光器的操作温度而被热稳定。然而，最近，波长广泛可调谐的激光器受到网络提供商的青睐。美国专利US7145923描述了这种广泛可调谐激光器的设计。

广泛可调谐激光器的激光腔需要一对冗长的、可调谐的分布式布拉格反射器区段(DBRs)，增益区段和公共波导上的相位控制区段，以便在单个纵向腔模式下操作。DBR由激光器的光波导内的光栅提供，并被调谐以控制激光腔的激光波长。然而，这些DBR区段增加了激光腔的长度，这导致激光腔的较紧密地间隔开的纵向模式。光学信号的有效传输需要在单个波长稳定的纵向模式上不间断地传输，该单个波长稳定的纵向模式在主导的激光模式和不需要的边模的强度之间具有高水平的区分。为了提供高水平的边模抑制(即，高的边模抑制比，SMSR)，必须最大限度地减小激光器的光学谐振腔的长度。为了减少电干扰，在激光器的相邻区段上的控制电极之间提供窄电绝缘区域。这样的绝缘区域(沿波导)的长度保持在最小值，不超过数μm(即，明显小于20μm)。

本发明人已经认识到，不利地，对短激光腔的需求导致从激光器产生具有较大线宽的光输出，通常线宽由激光腔内的光子数和激光腔的往返时间决定。

发明概述

根据第一方面，提供了一种具有光波导的单片集成的可调谐半导体激光器，该激光器包括在衬底上具有外延层的激光器芯片并且具有

第一反射器和第二反射器，其界定

光学增益区段，和

无源区段，

其中，反射器中的至少一个是包括光栅并且被配置为具有可调谐反射光谱的分布式布拉格反射器区段，

其中，激光器设置有配置为在使用中电接地的公共接地电极，

其中，控制电极设置在至少光学增益区段和至少一个分布式布拉格反射器区段中的光波导上，

其中，无源区段设置有无源区段电极，该无源区段电极电接触光波导的与衬底相对的侧，无源区段配置为不可通过电控制信号驱动，并且无源区段内不存在光栅，且