[发明专利]一种片上可调谐多模干涉反射镜

说明书

一种片上可调谐多模干涉反射镜，包括：衬底、所述衬底上的器件层和所述器件层上的保护层，其中所述器件层中形成有双端口多模干涉反射镜和电极，所述电极为微加热电极或电流注入电极，所述双端口多模干涉反射镜包括输入波导、第一锥形波导、多模波导、与所述多模波导连接的反射区域、第二锥形波导和输出波导，所述输入波导通过所述第一锥形波导与所述多模波导相连，所述输出波导通过所述第二锥形波导与所述多模波导相连，所述电极位于所述多模波导和/或所述反射区域中。本发明的片上可调谐多模干涉反射镜有尺寸小、损耗低、成本低、易于集成等优点，与传统半导体光电子工艺和CMOS工艺兼容，在光子集成芯片领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种片上可调谐多模干涉反射镜，可应用于光子集成芯片、可调谐半导体激光器、光学传感器等领域。

背景技术

反射镜是构成激光腔的重要元件。对于边发射半导体激光器，其激光腔可以由半导体材料晶体的两个解理面平行排列构成，半导体晶体解理面和空气构成的反射镜的反射率约为0.3，反射相位为0。这种由半导体晶体解理面构成的反射镜的反射率和反射相位很难改变，无法满足一些特定应用场合，所以半导体晶体解理面构成的反射镜一般用于分立的Fabry-Perot半导体激光器。

在可调谐半导体激光器、光学传感器、光子集成芯片等应用领域，片上可调谐反射镜是构成光子回路必不可少的光子器件之一。单片集成可调谐半导体激光器光子芯片采用布拉格反射镜(DBR)构建激光腔的一个腔面，利用等离子体色散效应实现DBR反射波长可调谐，但是制作这种布拉格反射镜需要二次外延技术，难以调谐反射率和反射相位。外腔可调谐激光器由三五族半导体增益芯片和可调谐反射镜构成，可调谐反射镜为聚合物布拉格波导光栅，或者为硅基布拉格光栅，利用聚合物材料的热光效应和硅材料的热光效应或者等离子体色散效应实现反射波长可调谐，它们的反射率和反射相位难以调谐。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种片上可调谐多模干涉反射镜，以期解决上述提及的技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种片上可调谐多模干涉反射镜，其特征在于，包括：衬底、所述衬底上的器件层和所述器件层上的保护层，其中所述器件层中形成有双端口多模干涉反射镜和电极，所述电极为微加热电极或电流注入电极，所述双端口多模干涉反射镜包括输入波导、第一锥形波导、多模波导、与所述多模波导连接的反射区域、第二锥形波导和输出波导，所述输入波导通过所述第一锥形波导与所述多模波导相连，所述输出波导通过所述第二锥形波导与所述多模波导相连，所述电极位于所述多模波导和/或所述反射区域中，入射光依次经过所述输入波导、所述第一锥形波导和所述多模波导进入所述反射区域，经反射后，依次经过所述多模波导、所述第一锥形波导和所述输入波导返回；或者依次经过所述多模波导、所述第二锥形波导和所述输出波导后输出。

可选地，所述反射区域具有两个与波导轴向成45°的反射面，两个所述反射面垂直相交处位于所述双端口多模干涉反射镜的中心轴线上。

所述反射区域的反射面为刻蚀镜面、解理面、介质膜反射面或者镀金属反射面。

可选地，所述输入波导和所述输出波导为单模波导。

可选地，所述输入波导、所述第一锥形波导、所述多模波导、所述第二锥形波导和输出波导的材料独立地选自聚合物、氮化硅、氮氧化硅、二氧化硅(Silica)、氧化钛、GaAs基半导体材料、InP基半导体材料、GaSb基半导体材料、GaN基半导体材料、Si材料或Ge材料。

可选地，所述电极的形状为矩形、方形、圆形或椭圆形。

可选地，所述电极的数量为1个或多个。