[发明专利]基于SOI结构的热不敏感激光器

说明书

本申请揭示了一种基于SOI结构的热不敏感激光器，包括SOI结构、位于SOI结构上且对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于SOI结构上第一反射结构和第二发射结构之间的激光发射器件及负温度系数波导，SOI结构包括位于底层的硅衬底、中间的绝缘层及位于顶层的硅，顶层的硅在激光发射器件和负温度系数波导之间形成有硅波导，负温度系数波导的至少一侧形成有二氧化硅波导，激光发射器件作为激光器的有源区，负温度系数波导用于对激光器的正向折射率变化进行补偿，以使光线的波长稳定在预设范围内。本申请的激光器具有热不敏感的特征，通过负温度系数波导进行补偿，能调节整个激光器中的折射率在不同的温度下保持不变，激光器的输出波长保持不变。

技术领域

本申请属于激光器技术领域，具体涉及一种基于SOI结构的热不敏感激光器。

背景技术

随着高速率宽带宽的发展，要求WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)的波长间隔越来越小，尤其速率上了100Gbps之后，WDM要求波长在一个特小的范围之内变动，例如LWDM(L波段WDM)通讯窗口要求波长必须在2nm范围变动，光模块中不得不采用TEC(Thermo Electric Cooler，半导体致冷器)对激光器等核心器件进行温控处理。这样在同样的封装方式如QSFP、CFP中必须加入TEC、热敏电阻等温控元件，给封装带来了极大的不便，并且TEC的存在也增大了整个模块的功耗。

传统的DFB激光器波长随温度的变化速率在0.09nm/℃，在高速率的光模块中，波长限制的范围很窄，不加控温装置的话，DFB激光器在工作时波长会漂移出工作区域导致模块失效。

因此针对上述问题，有必要提供一种基于SOI结构的热不敏感激光器。

发明内容

本申请一实施例提供一种基于SOI结构的热不敏感激光器，所述激光器包括SOI结构、位于SOI结构上且对应设置的第一反射结构和第二反射结构、以及位于SOI结构上第一反射结构和第二发射结构之间的激光发射器件及负温度系数波导，所述SOI结构包括位于底层的硅衬底、中间的绝缘层及位于顶层的硅，顶层的硅在激光发射器件和负温度系数波导之间形成有硅波导，所述负温度系数波导的至少一侧形成有二氧化硅波导，所述激光发射器件作为激光器的有源区，所述负温度系数波导用于对激光器的正向折射率变化进行补偿，以使光线的波长稳定在预设范围内。

一实施例中，所述激光发射器件采用正温度系数材料的Ⅲ-Ⅴ族化合物制造而成。

一实施例中，所述激光发射器件通过倒焊装或键合的方法与SOI结构中顶层的硅相集成。

一实施例中，所述负温度系数波导的材料为负温度系数的聚合物材料。

一实施例中，所述第一反射结构和/或第二反射结构为反射光栅或反射膜。

一实施例中，所述二氧化硅波导包括位于硅波导与负温度系数波导之间的第一二氧化硅波导、以及位于第一负温度系数波导与第二反射结构之间的第二二氧化硅波导。

一实施例中，所述硅波导在朝向第一二氧化硅波导的方向上宽度逐渐减小。

一实施例中，所述硅波导在与第一二氧化硅波导的界面处呈倒锥形结构。

一实施例中，所述硅波导在朝向激光发射器件的方向上宽度逐渐减小。

一实施例中，所述硅波导在与激光发射器件的界面处呈倒锥形结构。

本申请具有以下有益效果：

激光发射器件直接集成成于SOI结构顶层硅上，其结构简单，制造方便；

激光发射器件与硅波导界面处能够将光斑模场引入硅波导中，二氧化硅波导与硅波导界面处能够将光斑模场引入二氧化硅波导中；