[发明专利]一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器

说明书

本发明涉及一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器，在传统脊波导分布反馈布拉格光栅（DFB）激光器后单片集成一段表面光栅脊波导有源滤波器。DFB部分的脊条上设置电极以向DFB部分提供工作电流，使其输出满足波长要求的调制光信号。滤波器部分也通过脊条上设置的另一个独立电极进行电流注入，以向滤波器提供增益用于补偿DFB部分输出的调制光信号通过滤波器部分时产生的吸收损耗。滤波器通过对脊波导进行表面不规则光栅刻蚀形成，其通带透射谱和色散谱满足本发明提出的函数形式及特征，使DFB激光器输出的调制光信号在通过滤波器时能被有效的滤除通带外噪声、增加信号消光比，并进行色散预补偿，以提高本发明器件的输出信号在光纤中的传输距离。

技术领域

本发明属于半导体激光器领域，具体涉及一种集成表面光栅有源滤波器的半导体激光器。

背景技术

在过去的几十年里，互联网及多媒体应用的飞速发展使得对通信带宽的要求随之剧增。自上世纪70年代中期以来，容量距离积每四年就以十倍速度增长。在光纤通信系统中，脉冲信号在具有色散特性的介质中传输会引起波形失真，脉宽展宽，从而导致接收误码率增加。这一问题随着系统容量需求不断增加，信号传输速率随之提升而变得日益突出，成为下一代高速光纤通信系统发展的主要制约因素之一。

为了解决上述光纤通信系统传输容量受限的问题，发射机色散预补偿，传输链路色散补偿等都是有效技术方案([1] Mahgerefteh, et al., IEEE Journal of SelectedTopics in Quantum Electronics, 2010, 16(5):1126-1139. [2] Gruner-Nielsen L ,et al., Optical Fiber Technology, 2000, 6(2):164-180.)。其中，采用色散补偿光纤虽然效果明显，但是光纤的铺设及维护成本昂贵，方案缺乏灵活性。采用具有较高色散容忍度的发射机的解决途径则比较方便，近年来，啁啾管理激光器备受关注，它使得直接调制的激光器能够在高速、长距传输系统中得以应用。该结构包含了一个直接调制激光器和一个无源光谱整形单元，其中光谱整形单元是关键组件，一方面它利用边沿滤波将将直接调制激光器的消光比加大，另一方面经过特别色散设计的光谱整形单元在通带工作边沿处还可起到色散预补偿的作用。多腔周期滤波器、环形滤波器([3] Wei J , et al., IEEEPhotonics Technology Letters, 2011, 23(3):173-175. [4] Yan L S , et al.,Optics Express, 2005, 13(13):5106-5115.)等结构均可被用来作为光谱整形单元。这些滤波单元的共同点是均基于法布里帕罗标准具原理，因此，此类滤波器的通带宽度和通带边沿锐度受标准具原理限制无法实现独立改变，从而限制了啁啾管理激光器所能达到的最佳性能。光纤布拉格光栅是一种折射率沿光纤轴向周期性变化的光纤波导，具有窄带滤波特性，也可被用作光谱整形单元。然而采用均匀光栅的光纤布拉格光栅的反射谱通带外不可避免的存在旁瓣，影响滤除噪声的效果。切趾光纤光栅([5] Fr Hlich H G , et al.,Optics Communications, 1998, 157(1-6):273-281.), 可有效抑制反射谱旁瓣，提高噪声滤除特性，但是其反射谱的特性仍然受既定切趾函数的限制。另一方面，以上所报道的方案[1-5]均属于在半导体激光器外部集成其它分立部件，因此最终组件体积较大。

发明内容