[发明专利]一种行波半导体激光放大器(TW-SLA)

说明书

本发明涉及行波半导体激光放大器领域。

行波半导体激光放大器（TW-SLA）的芯片结构采用与半导体激光（LD）相同的多层异质结构，将芯片的两解理面增透，由输入和输出光纤分别从两端耦合而成。这种器件通常采用平面铜块热沉抽运其热耗散功率。为减少热阻，通常将芯片的衬底朝上而倒装在热沉上。这种结构的缺点在于光纤的外半径（～65微米），远大于芯片有源层至热沉的距离（～数微米）致使这种结构不能直接应用于两端用光纤耦合的TW-SLA器件中。其解决办法之一是在中部或某一端部形成平凸台的热沉，凸台高度略大于光纤半径，凸台宽度与TW-SLA芯片长度严格一致，但这种方法的可行性因其加工困难成本高而受挫。

本发明公开一种将TW-SLA芯片后端面（F₂）增反，前端面（F₁）增透，借助光学环行器（1）将输入信号通过光纤耦合进入TW-SLA的前端面，经TW-SLA有源层放大，经芯片后端面反射而再一次通过有源层，仍由前端面经同一光纤输出。

TW-SLA芯片（3）的前端面（F₁）镀增透膜其反射率R₁＜10^-3;后端面（F₂）镀增反膜，其反射率R₂＞0.99。输入信号经光纤耦合进入光学环行器（1）的（A）端口经（B）端口输出，经光纤（2）耦合进TW-SLA（3）的有源层（4），经其放大的光信号到达后端面（F₂）被反射回有源层进一步放大，然后由前端面输出耦合出来经同一光纤（2）进入光学环行器（1）的（B）口。由（B）口进入的光信号只能由（C）端口输出，从而同时实现了光信号的放大与隔离。

本发明的优点在于：（一）平面热沉块采用一般的加工方法即可，成本较低;（二）输入、输出合二为一，减少了一次耦合环节，增强了器件可靠性;（三）光信号在TW-SLA有源层内往返一次，在同样的芯片长度和注入电流下，提高了器件的增益。（四）光学环行器兼作光学隔离器，可消除反馈信号引起的噪声;（五）适用于自然偏振光信号，不必使用偏振光纤。

图1为输入、输出用同一光纤共端耦合的行波半导体激光放大器。其中（1）为光学环行器，（A）输入端口，（C）输出端口，（B）端口（与光纤联接）。（2）是光纤;（3）是半导体激光放大器芯片，（4）是半导体激光放大器芯片的有源层;（5）是热沉，其中（F₁）是芯片前端面，（F₂）是芯片后端面。

图2（a）是在中部具有凸台热沉的行波半导体激光放大器结构图。

图3（b）是在端部具有凸台热沉的行波半导体激光放大器结构图。