[发明专利]高效激射输出DFB半导体激光器装置及光子集成发射芯片

说明书

本发明公开了一种高效激射输出DFB半导体激光器装置及光子集成发射芯片。该激光器装置的选频光栅是普通的均匀光栅或均匀取样光栅，它有两个相互电隔离的电极，激光器的一个端面被镀有高反射膜，另一个端面镀有增透膜或采取了其他增透出光措施。本发明在降低激光器阈值的同时，提高了激光器有效激射输出激光的效率；通过改变相移区、反馈区注入电流大小或比例，在消除端面相位对激光器单模特性不利影响的前提下，连续调节激光器单模激射且激射波长满足ITU－T标准要求。如果总工作电流和工作温度保持不变，改变激光器相移区和反馈区注入电流比例，使得激光器单模激射且波长连续可调变化时，激光器激射输出功率将波动很小。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及光纤通信、光子集成、光电传感以及其他光电信息处理。本发明是一种波长可在一定范围内精细可调的高效激射输出DFB半导体激光器装置及其制造方法。

背景技术

作为光纤通信系统的核心器件，分布反馈式(Distributed Feedback,DFB)半导体激光器由于体积小、结构简单而受到世人关注。为保证DFB半导体激光器的单模成品率，通常需要在其选频光栅中引入真实相移或等效相移。在真实相移或等效相移半导体激光器中，为了消除种种随机因素而造成的激射波长漂移，要采用波长调谐措施来控制激射波长满足ITU-T标准要求。

如果是单个激光器，采用附加半导体热电致冷器(Thermoelectric Cooler，TEC)，通过电热调谐就能获得比较良好的激射波长调节效果。但这种电热调谐用在光子集成(Photonic integration circuit,PIC)的单片集成半导体激光器阵列时，必须为各个单元激光器设置各自独立的热电控温装置，才能同时独立调节各单元激光器对准不同ITU-T标准波长。

用调节各单元激光器注入电流的方法，也可同时独立控制各单元激光器激射波长对准不同的ITU-T标准波长。采用这种方法的缺点，是会导致激光器阵列输出激光功率不均衡问题。采用电热装置或改变注入电流来调节激射波长对准ITU-T标准的方法，除会导致各单元激光器输出激光功率严重不均衡外，还会造成激光器阵列结构异常复杂的问题。

周亚亭、陈向飞在专利号为ZL201210370711.9的中国发明专利中公开了一种相移电控制取样光栅半导体激光器及其设置方法，周亚亭、王刚、朱红在专利号为ZL201310078726.2的中国发明专利中公开了一种相移电控制DFB半导体激光器装置及其制作方法，上述两件专利提出了一种新的分布反馈式半导体激光器结构，在这种激光器结构中，选频光栅可以是普通的均匀光栅或均匀取样光栅，其半导体激光器结构由两个反馈区和一个相移区组成，两个反馈区的电极可以用导线连接在一起形成同一个反馈区电极，控制注入反馈区和相移区注入电流的密度，就可以控制在激光器选频光栅中引入的真实相移或等效相移的大小，使激光器单模激射并调节激光器激射波长在激射信道阻波带中的相对位置，从而在一定范围内连续精细调节激光器的激射波长。

为消除激光器端面相位对激光器激射性能的不利影响，上述两件专利中的相移电控制分 布反馈式激光器两个端面通常被要求镀上增透膜。这样的激光器工作时，其从一个端面有效输出的激光功率，只有激光器总激射功率的一半，也就是说其实际有效激射效率为50％，激光器的阈值电流也比较高。

发明内容

针对现有技术中半导体激光器存在的上述不足，本发明提出一种新的分布反馈式半导体激光器结构。

本发明的技术方案：

一种高效激射输出DFB半导体激光器装置，所述高效激射输出DFB半导体激光器装置的选频光栅是连续的均匀光栅或均匀取样光栅(其±1级子光栅之一被选作激射信道)，它有两个相互电隔离的电极，激光器的一个端面镀上了高反射膜，被称为反射端面，激光器反射端面邻近电极被称为相移区电极，相移区电极相对应的激光器部分被称为相移区；另一个端面则镀上了增透膜或采取了其他增透出光措施，被称为出射端面，出射端面邻近电极被称为反馈区电极，反馈区电极相对应的激光器部分被称为反馈区；