[0023] 图3为基于重构-等效调眼技术的H段串联可调谐激光器的输出光谱叠加示意 图。
[0024] 图4为基于重构-等效调眼技术的H段串联可调谐激光器的工作波长随电流的变 化示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面分别就基于重构-等效调眼技术的H段串联DFB可调谐激光器W及基于串联 方式的多段可调谐激光器进行描述。
[0026] 【实例1】工作波长在1555~1561nm的H段串联可调谐半导体激光器：
[0027] 如图1所示，器件的外延材料描述如下；首先在N行衬底材料上一次外延N型InP 缓冲层（厚度200皿、惨杂浓度约为1. lXl〇i8cm-2)、100皿厚非晶惨杂晶格匹配InGaAsP波 导层、应变1116343?多量子阱层（光英光波长1.52微米，7个量子阱；阱宽8皿，0.5%压应 变；垒宽lOnm，晶格匹配材料）、70nm厚的InGaAsP光栅材料层。然后使用普通微电子工艺 制作含有等效光栅所需的取样周期分布的掩膜板。接下来通过取样掩模板和全息干涉曝光 的方法制作出光栅结构，然后二次外延lOOnm厚的P型晶格匹配InGaAsP波导层（惨杂浓 度约为1. lX10"cm-2, DFB段该层的厚度为lOOnm)、1. 7微米厚的P型InP限制层（惨杂浓 度从3. 5X10"cm-2逐渐变化为IXlQiScm-2)和100皿厚的P型InGaAs欧姆接触层（惨杂浓 度大于 lXl〇i9cm-2)。
[0028] 激光器采用脊波导结构，器件总长度为1200微米，被分成H段，其中每段的长度 为350微米，每两段之间的间隔是75微米，即隔离区的长度为75微米。脊波导的宽度为3 微米，其两侧的沟槽宽度为20微米，深为1. 5微米。在制作脊波导的过程中一并制作电隔 离槽，即将电隔离槽区域的InGaAsP欧姆接触层和InP脊波导层一起刻蚀掉，然后在表面覆 盖300nm厚的Si化绝缘层。之后将脊波导上方的Si化材料刻蚀掉，并制作激光器正面的P 型电极。激光器衬底进行减薄后制作背面的N型电极。器件的两端均有抗反射膜，锻膜后 反射率小于1%。
[0029] 利用H个电流分别对激光器的H个电极加电，由于H段激光器的工作波长是不同 的，分别设计在1555nm，1558nm和1561nm。则如果将其中一段激光器的电流设置为阔值 W上，比如将1555nm段的电流设置为50mA，而其余两段的电流设置在透明电流（即其他 段激光器产生的光可W透过该段激光器，但不产生损耗也不被放大，此例中为10mA)，那么 该个激光器就可W工作在1555皿。之后通过控制激光器的工作温度，可W使工作波长在 (1555(1555 + 1. 5)nm的范围内进行调节。对于其余的两个电极也做同样的处理，则可W使 激光器在1553. 5nm~1562. 5nm的范围内工作。
[0030] 此激光器的输出光谱叠加图形见图3,其工作波长随电流的变化见图4。
[0031] 【实例2】基于串联方式实现的多段可调谐半导体激光器：
[003引如图2所示，可将实例1中的S段串联可调谐半导体激光器扩展到n段，相邻激光 器的波长间隔为3nm，材料结构与实例1相同。在制作电隔离的过程中，先将激光器相应区 域的欧姆接触层InGaAsP通过干法或者湿法方式刻蚀掉，再在此区域进行离子注入，然后 覆盖厚度为300nm的绝缘材料Si02。之后将脊波导上方的Si化材料刻蚀掉，并制作激光器 正面的P型电极。激光器衬底进行减薄后制作背面的N型电极。器件的两端均有抗反射膜， 锻膜后反射率小于1%。
[0033] 当激光器工作时，需要利用n个电流对激光器的各段分别加电，当需要其中的某 段激光工作时，将该段的电流设置为工作电流，而将其余段的电流都设置为透明电流，则激 光器可在指定波长工作。另一方面，可W通过调节激光器的整体温度而使激光器工作波长 在±1. 5nm的范围内变化，则总的激光器调谐范围为3n(nm)。
【主权项】
1. 基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈值FB)半导体激光器的方法，激光器光栅 结构是基于重构-等效调眼技术的采样布拉格光栅，其特征在于采用串联结合的方式将不 同工作波长的基于重构-等效调眼技术的DFB激光器集成在一起，通过电流来选择其中的 一个激光器工作，并且可W通过调节电流或者温度来控制该激光器的工作波长，从而实现 激光器工作波长的连续调谐。
2. 根据权利要求1所述的基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈半导体激光器的 方法，其特征在于串联激光器之间采用一个电隔离区来减小相邻两个激光器之间的串扰， 从而实现对每个激光器的独立控制。
3. 根据权利要求1或2所述的基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈半导体激光器 的方法，其特征在于所述的串联激光器的个数在2到20个范围W内，相邻激光器的波长间 隔在Inm到5nm范围W内，激光器的工作波长可W在60nm的范围W内连续调谐。
4. 根据权利要求1或2所述的基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈半导体激光器 的方法，其特征在于所述的串联激光器中单个的激光器采用等效调眼和等效相移的方法来 设计和制作，相移位置在取样光栅中也的±40%区域内。
5. 根据权利要求1或2所述的基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈半导体激光器 的方法，其特征在于所述激光器中分布反馈结构采用侧向禪合光栅结构，其光栅位于脊波 导两侧。
6. 根据权利要求1或2所述的基于串联方式实现低成本可调谐分布反馈半导体激光器 的方法，其特征在于所述激光器两端采用抗反射膜，抗反射膜的端面反射率范围在1(^5到 10%范围W内。
7. 基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈值FB)半导体激光器，其中单个激光器 是基于重构-等效调眼技术的DFB激光器，其特征在于相邻激光器之间通过电隔离区来减 少串扰。
8. 根据权利要求7所述的基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈半导体激光器， 其特征在于；电隔离区制作方式是将激光器相应区域的欧姆接触层InGaAsP和脊波导层 InP通过干法或者湿法方式刻蚀掉，然后覆盖厚度为lOOnm到300nm范围W内的绝缘材料 Si〇2,隔离区的宽度在Sum到80um范围W内。
9. 根据权利要求7所述的基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈半导体激光器， 其特征在于；电隔离区制作方式是将激光器相应区域的欧姆接触层InGaAsP通过干法或者 湿法方式刻蚀掉，再在此区域进行离子注入，之后覆盖厚度为lOOnm到300nm范围W内的绝 缘材料Si02.，隔离区的宽度在2um到15um范围W内。
10. 根据权利要求7、8或9所述的基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈半导 体激光器，其特征在于所述激光器中单个激光器是采用等效相移方法来设计和制作的激光 器，其相移位置在取样光栅中也的±40%区域内。
11. 根据权利要求7、8或9所述的基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈半导体 激光器，其特征在于所述激光器是采用侧向禪合光栅结构制作的激光器。
12. 根据权利要求7、8或9所述的基于串联方式制备的低成本可调谐分布反馈半导体 激光器，其特征在于所述激光器是两端锻了抗反射膜的激光器，抗反射膜的端面反射率范 围在10-5到10%范围W内。
【专利摘要】基于重构-等效啁啾技术的低成本可调谐半导体激光器的方法及装置，属于光电子技术领域，涉及复杂分布反馈可调谐半导体激光器的设计和制作。本发明目的是采用低成本制造的重构-等效啁啾技术，为未来的WDM-PON市场提供低成本的可调谐分布反馈半导体激光器，其基础技术是把多个不同波长的分布反馈半导体激光器通过串联方式集成在同一个芯片上，并提供相邻激光器芯片之间串扰隔离的方式。本发明采用串联结合的方式将不同工作波长的基于重构-等效啁啾技术的DFB激光器集成在一起，通过电流来选择其中的一个激光器工作，并且可以通过调节温度或者电流来控制该激光器的工作波长，从而实现激光器工作波长的连续调谐。
【IPC分类】H01S5-12
【公开号】CN104638514
【申请号】CN201310548890
【发明人】李连艳, 唐松, 陈向飞, 张云山, 陆骏
【申请人】南京大学科技园发展有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月8日