[发明专利]一种快速可调谐半导体激光器

说明书

本发明公开了一种快速可调谐半导体激光器，半导体激光器为双段式结构或多段式结构；双段式结构由一段电阻区和一段增益区组成，或由两段增益区组成；多段式结构由多组电阻区和增益区组成的双段式结构交替组成；通过对电阻区或增益区的外延层掺杂提高电阻，并通过改变注入电流的大小实现激射波长的调谐。本发明采用外延材料对接生长实现激光器芯片外延层内部不同区域掺杂不同，从而实现在激光器内部直接电导率分布的不同，而导致沿腔具有不同的电阻；因为激光器高电阻区可以用作发热功能，从而通过注入电流可以调节激光器沿腔折射率，实现激光器波长快速可调谐。

技术领域

本发明涉及光子与光电子技术领域，更具体的说是涉及一种波长可调的半导体激光器，光源可以应用于波分复用光通信模块、激光气体检测、光纤传感解调仪以及激光雷达等多种信息技术领域。

背景技术

可调谐激光器可以改变激光器波长，其在波分复用光模块、激光气体吸收谱检测、光纤光栅解调仪、激光雷达等诸多领域都是关键器件。但是可调谐激光器在改变波长的同时也需要确保单模特性以及功率等其它性能，所以研制的难度大。虽然现在具有成熟的可调谐激光器方案，比如基于取样光栅的DBR激光器、多波长激光器阵列、外腔滤波器结合增益芯片等，其在以下学术期刊中予以公开：

1、花金平，江毅：可调谐外腔半导体激光器研究进展，《半导体光电》 2021年2月第42卷第2期；

2、吕向东，赵建宜，熊永华，余思佳，马卫东：基于取样光栅的可调谐激光器的设计与研究，《光通信研究》，2019年第6期；

3、董雷：宽可调谐SGDBR半导体激光器理论和实验研究，博士学位论文。

但是这些方案整体都具有激光器结构复杂、制造难度大和成品率低等缺陷，所以成本很高。此外，这些激光器虽然调谐范围很宽，一般在30nm以上，但是调谐速度慢。目前在很多应用场合，由于可调谐激光器的成本、性能等原因，相关的系统应用都受到较大限制。

因此，目前需要一种低成本制造、且能较快速度调谐的激光器芯片，同时，能够使得该激光器测试与封装容易，结构紧凑，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种快速可调谐半导体激光器，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速可调谐半导体激光器，所述半导体激光器为双段式结构或多段式结构；

所述双段式结构由一段电阻区和一段增益区组成，或由两段增益区组成；所述多段式结构由多组电阻区和增益区组成的所述双段式结构交替组成；通过对电阻区或增益区的外延层掺杂提高电阻，并通过改变注入电流的大小实现激射波长的调谐。

通过上述技术方案，本发明采用外延材料对接生长实现激光器芯片外延层内部不同区域掺杂不同，从而实现在激光器内部直接电导率分布的不同，而导致沿腔具有不同的电阻；因为激光器高电阻区可以用作发热功能，从而通过注入电流可以调节激光器沿腔折射率，实现激光器波长快速可调谐。

优选的，在上述一种快速可调谐半导体激光器中，所述双段式结构和所述多段式结构的出光端面均镀有增透膜，另一端面均镀有增反膜。

优选的，在上述一种快速可调谐半导体激光器中，在一段电阻区和一段增益区组成的所述双段式结构中，电阻区的电阻通过控制外延层掺杂实现较高的电阻，避免了制作额外的热薄膜电阻等控温手段；增益区为发光区域，通过改变注入电流，电阻区发热量大，所以实现折射率的控制，从而实现波长的调谐；在两段增益区组成的所述双段式结构中，两段增益区的的外延层掺杂不同，所以电阻可以实现不同的阻值，注入电流可以实现两段不同折射率变化从而实现布拉格波长改变量不同，从而实现激射波长的调谐。