[发明专利]一种半导体光放大器

说明书

本发明公开了一种半导体光放大器，包括依次级联的第一放大级至第N放大级，N为大于1的正整数，第一放大级至第N放大级为单片集成式结构，第一放大级用于将输入光耦合入光放大器内，并对光放大功率而传输给第二放大级；第i放大级包括扩宽波导段和放大波导段，扩宽波导段用于将前一放大级的输出光传输给放大波导段，扩宽波导段的输出端宽度大于输入端宽度，放大波导段用于将光放大功率而输出，i为大于1小于等于N的正整数。本半导体光放大器为包括依次级联的多级放大级的单片集成式结构，通过各级放大级的扩宽波导段使得各级放大级的波导宽度递进扩宽，逐渐提高放大级的饱和输出功率，使得本光放大器能够同时提供高增益水平和高输出功率水平。

技术领域

本发明涉及光放大器技术领域，特别是涉及一种半导体光放大器。

背景技术

半导体光放大器具有体积小、重量轻、电光转换效率高等优势，应用领域非常广。尤其在抗辐照方面，相对于光纤放大器具有先天的优势，特别适合于空间光通讯等航空领域应用。

但是与光纤放大器和固体放大器相比，半导体光放大器的饱和输出光功率仍相对较低，这是由于半导体器件的热积累以及损伤阈值等限制因素。传统单段式结构的半导体光放大器的小信号增益和饱和输出功率存在一个极限，并且这两个参数相互制约，难以同时提高。如果能同时提升半导体光放大器的增益水平和饱和输出功率水平，突破传统结构的性能瓶颈，可以极大地扩展半导体光放大器在高功率应用场景中的实用性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种半导体光放大器，解决了传统半导体光放大器无法同时获得高增益水平和高输出功率水平的问题，对拓展半导体光放大器在高功率应用场景中的实用化具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种半导体光放大器，包括依次级联的第一放大级至第N放大级，N为大于1的正整数，第一放大级至第N放大级为单片集成式结构，所述第一放大级用于将输入光耦合入所述光放大器内，并对光放大功率而传输给第二放大级；

第i放大级包括扩宽波导段和放大波导段，所述扩宽波导段用于将前一放大级的输出光传输给所述放大波导段，所述扩宽波导段的输出端宽度大于输入端宽度，所述放大波导段用于将光放大功率而输出，i为大于1小于等于N的正整数。

优选的，在所述第一放大级的输入端腔面制备有用于减少输入光在输入端腔面反射的光学减反膜。

优选的，在所述第N放大级的输出端腔面制备有用于减少光在输出端腔面反射的光学减反膜。

优选的，在相邻的两个放大级的连接位置制备有用于隔离驱动电流的隔离带。

优选的，所述隔离带为采用离子束注入法或者刻蚀法制备的隔离带。

优选的，在所述放大波导段的两侧分别制备有用于削弱高阶模旁瓣光功率的光栅结构。

优选的，向同一放大级的所述扩宽波导段和所述放大波导段分别施加的驱动电流的大小不相同，在同一放大级的所述扩宽波导段和所述放大波导段的连接位置制备有用于隔离驱动电流的隔离带。

由上述技术方案可知，本发明所提供的半导体光放大器包括依次级联的第一放大级至第N放大级，第一放大级至第N放大级为单片集成式结构，其中第一放大级用于将输入光耦合入光放大器内并对光放大功率而传输给第二放大级，对于第二放大级至第N放大级的每一放大级包括扩宽波导段和放大波导段，扩宽波导段用于将前一放大级的输出光传输给放大波导段，扩宽波导段的输出端宽度大于输入端宽度，放大波导段用于将光放大功率而输出。