[发明专利]一种直调多段分布反馈半导体激光器

说明书

本发明公开了一种直调多段分布反馈半导体激光器，该半导体激光器包括高反膜、有源相移区、分布反馈激射区、有源光栅反射区和抗反膜，且有源相移区、分布反馈激射区和有源光栅反射区具有相同的外延结构与波导结构参数。采用上述技术方案，在高反膜和分布反馈激射区之间设置有源相移区，分布反馈激射区和有源光栅反射区具有相同的外延结构与波导结构参数，可以缓冲由于高反膜端面相位不确定性导致的载流子波动，使得激光器具有更加一致的输出，避免解离时产生光栅残余相位，以此提高激光器良品率；使用相同外延结构与波导参数，靠注入不同电流来制造光栅中心波长失谐，避免了复杂的外延工艺、减小了制作难度，降低成本。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别是涉及一种直调多段分布反馈半导体激光器。

背景技术

半导体激光器是高速光通信网络的发展重点，作为光通信系统中的光源，需要其具有高调制速率和较稳定的输出特性。目前常用的两种调制方案分布是：直接调制与外部调制，前者是在半导体激光器的注入电流上加载调制电流，使半导体激光器直接输出调制过后的光信号；后者是在完整的半导体激光器外再制作或接入单独的调制器，此时半导体激光器注入稳定直流电流以保持光输出，由外部调制器进行调制。相比于外部调制方案，直接调制激光器(DML)具有低成本、小体积、制作简单等优点，于是被广泛应用于光通信领域。其中具有布拉格光栅结构的分布反馈(DFB)激光器，由于其优秀的单模输出特性与工艺简单等优点而备受青睐。

使用多量子阱作为有源层，可以使分布反馈(DFB)半导体激光器在保证低阈值与高斜率效率的同时，拥有较短的腔长，以此提高直接调制的调制带宽。但由于弛豫振荡效应的存在，直接调制激光器的调制带宽与输出啁啾特性均比外调激光器差，因此在长距离高速通信系统中使用受限；除此之外，高反射率薄膜的相位不确定性与端面光栅截断的随机性，使分布反馈(DFB)半导体激光器的成品率较低。

为了提高直调激光器的带宽，人们提出了众多解决方案，其中失谐加载与光子-光子谐振效应被广泛应用。但这两种效应均需要增加除注入有源区以外的反馈区，以及精确的失谐量控制。而使用无源或不同有源层的反馈区，会极大的增加外延工艺的难度以及成本，并且由于工艺误差的存在，使用光栅周期或固定相移区等方案来控制失谐量比较困难。

发明内容

反馈区端面反射相位的不确定性，一方面是由于高反膜的制作工艺限制，会使同样制作流程下的反射膜存在细微的厚度或成分差异，导致其反射相位在0到2π中随机性分布；另一方面是在端面解离时，由于光栅的残余无法控制，会使端面的反射增加一个随机相位。这种相位不确定性，会使同样结构参数的分布反馈(DFB)激光器具有差异较大的输出光谱，因此导致同批次的激光器良品率降低。

鉴于上述反馈区端面反射相位的不确定性的技术问题，本发明实施例在高反膜和分布反馈激射区之间设置有源相移区，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种直调多段分布反馈半导体激光器。

本发明实施例公开了一种直调多段分布反馈半导体激光器，所述半导体激光器包括依次分布的高反膜、有源相移区、分布反馈激射区、有源光栅反射区和抗反膜，且所述有源相移区、所述分布反馈激射区和所述有源光栅反射区具有相同的外延结构与波导结构参数；

所述有源相移区上设置有第一独立电极，所述第一独立电极用于对所述有源相移区输入第一电流信号；

所述分布反馈激射区上设置有第二独立电极和光栅相移模块，所述第二独立电极用于向所述分布反馈激射区输入第二电流信号，所述第二电流信号包括偏置电流与调制电流信号；所述光栅相移模块用于提供固定的相移量；

所述有源光栅反射区上设置有第三独立电极，所述第三独立电极用于对所述有源光栅反射区输入第三电流信号。

可选的，所述分布反馈激射区和所述有源光栅反射区采用相同的有源层和相同的光栅周期，通过注入不同的所述第二电流信号和所述第三电流信号，以调整等效折射率，使所述分布反馈激射区和所述有源光栅反射区的光栅布拉格波长产生失谐效应。