專利名稱：：對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器，尤其涉及一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器。
背景技術(shù)：
：波長可調(diào)諧的半導(dǎo)體激光器在現(xiàn)代通信、傳感等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的波長可調(diào)諧激光器一般采用旋轉(zhuǎn)光柵或者直接在波導(dǎo)芯層制作低階布拉格光柵等結(jié)構(gòu)進(jìn)行模式選擇，雖然性能可以達(dá)到較高水平，但由于制作或封裝工藝復(fù)雜，導(dǎo)致成品率較低，成本居高不下。最近，Byrne等人在Journalofselectedtopicsinquantumelectronics,vol.15,no.3,2009的論文"DiscretelyTunableSemiconductorLasersSuitableforPhotonicIntegration",中提出了一種利用前后兩個(gè)高階光柵的游標(biāo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光器的方法。如圖1所示，該方法利用在前波導(dǎo)和后波導(dǎo)頂部刻蝕等間隔淺刻蝕槽組的辦法產(chǎn)生布拉格光柵所需的反射，前波導(dǎo)頂部的刻蝕槽組和后波導(dǎo)頂部的刻蝕槽組排列的周期是不相等的。與傳統(tǒng)的采樣光柵相比，Byrne等人淺刻蝕槽組的方案優(yōu)點(diǎn)在于無需二次外延，從而簡化了制作工藝，然而由于該方案的反射槽僅位于波導(dǎo)脊的上方，會(huì)帶來較大的額外損耗，必須通過在光柵區(qū)引入較大的增益補(bǔ)償這些損耗才能實(shí)現(xiàn)較好的模式選擇特性。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器，具有制作簡便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減小了額外損耗。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括增益波導(dǎo)、前布拉格反射鏡和后布拉格反射鏡，整個(gè)激光器在垂直方向由上包層、芯層和下包層構(gòu)成。所述前布拉格反射鏡由前波導(dǎo)以及沿前波導(dǎo)軸向等間隔排列的與前波導(dǎo)中心線兩側(cè)對稱的前刻蝕槽組組成，所述后布拉格反射鏡由后波導(dǎo)以及沿后波導(dǎo)軸向等間隔排列的與后波導(dǎo)中心線兩側(cè)對稱的后刻蝕槽組組成，所述前刻蝕槽組和后刻蝕槽組中的刻蝕槽刻蝕穿過對應(yīng)區(qū)域的芯層。所述的等間隔前刻蝕槽組和等間隔后刻蝕槽組排列的周期是不相等。所述的增益波導(dǎo)和后布拉格反射鏡之間還包括一個(gè)相位調(diào)諧區(qū)。所述的前波導(dǎo)和后波導(dǎo)相對于增益波導(dǎo)同側(cè)傾斜角為5°15°。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明通過引入對稱的刻蝕槽結(jié)構(gòu)作為反射體，大大降低了額外損耗，減小了對光柵區(qū)泵浦電流的依賴，提高了激光器性能；無需二次外延，從而簡化了制作工藝；前、后布拉格反射鏡產(chǎn)生有差別的梳狀反射光譜，由于游標(biāo)效應(yīng)，擴(kuò)大了激光器的自由光譜區(qū)和波長調(diào)諧范圍。圖1是作為
背景技術(shù)：
的可調(diào)諧激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是波導(dǎo)截面結(jié)構(gòu)和光場分布圖，點(diǎn)劃線框中為
背景技術(shù)：
中刻蝕槽所在位置，虛線框?yàn)榈谝环N實(shí)施方式中刻蝕槽所在位置。圖4是本發(fā)明中的對稱刻蝕槽結(jié)構(gòu)(虛線)與
背景技術(shù)：
(實(shí)線)中的波導(dǎo)脊刻蝕反射槽結(jié)構(gòu)在不同透射系數(shù)下的反射系數(shù)比較。圖5是本發(fā)明第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、增益波導(dǎo)，2、前布拉格反射鏡，3、后布拉格反射鏡，5、上包層，6、芯層，7、下包層，8、相位調(diào)諧區(qū)，21、前波導(dǎo)，22、前刻蝕槽組，31、后波導(dǎo)，32、后刻蝕槽組。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖2所示，是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方案。包括增益波導(dǎo)1、前布拉格反射鏡2和后布拉格反射鏡3，整個(gè)激光器在垂直方向由上包層5、芯層6和下包層7構(gòu)成。所述前布拉格反射鏡2由前波導(dǎo)21以及沿前波導(dǎo)21軸向等間隔排列的與前波導(dǎo)21中心線兩側(cè)對稱的前刻蝕槽組22組成，所述后布拉格反射鏡3由后波導(dǎo)31以及沿后波導(dǎo)31軸向等間隔排列的與后波導(dǎo)31中心線兩側(cè)對稱的后刻蝕槽組32組成，所述前刻蝕槽組22和后刻蝕槽組32中的刻蝕槽刻蝕穿過對應(yīng)區(qū)域的芯層6。所述的等間隔前刻蝕槽組22和等間隔后刻蝕槽組32排列的周期是不相等。從而可以利用前后布拉格鏡之間的游標(biāo)效應(yīng)擴(kuò)大激光器的自由光譜區(qū)和調(diào)諧范圍。當(dāng)光波通過前波導(dǎo)21到達(dá)前刻蝕槽組22的某一刻蝕槽時(shí)，由于槽的作用，光波一部分會(huì)被反射回去，一部分會(huì)透射過去，繼續(xù)向前傳播，此外，還將有一部分光被散射，無法回到前波導(dǎo)21繼續(xù)傳播，被損耗掉。假設(shè)單個(gè)刻蝕槽產(chǎn)生的反射系數(shù)為r，透射系數(shù)為t。由于單個(gè)槽產(chǎn)生的反射極小，可以忽略高次反射，因此前刻蝕槽組22的總體反射系數(shù)可以表示為1-t2Nmp(gM)sxptJlMwM)Tf=Γ,,,,iL其中N為刻蝕槽數(shù)目，為槽間距，g，為前波導(dǎo)22的增益和折射率，k為真空中的波數(shù)。從上式可以看出，前刻蝕槽組22可以產(chǎn)生一個(gè)梳狀反射譜，其反射峰的尖銳程度由決定，而總體反射率則和單個(gè)刻蝕槽的反射系數(shù)r有關(guān)。為提高激光器的模式選擇特性，必須增加反射峰的尖銳程度，這可以通過增加單個(gè)槽的透射t或者提高增益g來實(shí)現(xiàn)。然而增加透射系數(shù)t會(huì)導(dǎo)致r的迅速下降，從而大大提高激光器的閾值電流甚至導(dǎo)致激光器無法起振。典型的激光器波導(dǎo)截面和光場分布如圖3所示。從圖中可以看出，
背景技術(shù)：
中的刻蝕槽(點(diǎn)劃線框內(nèi))僅僅將光場上部的一部分反射，由于這種非對稱的反射作用，會(huì)使得光場有很大一部分被散射到下包層7后損耗掉，而在本發(fā)明中，刻蝕槽是左右對稱(虛線框內(nèi))的，因散射引起的損耗會(huì)大大減少。分別采用
背景技術(shù)：
(實(shí)線)和本發(fā)明(虛線)的結(jié)構(gòu)，在同樣透射系數(shù)下可獲得的最大反射系數(shù)如圖4所示。在達(dá)到同樣透射系數(shù)的條件下，本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)能獲得的反射系數(shù)更大，因此性能更好。如圖5所示，是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案。與第一個(gè)實(shí)施方式相比，在該實(shí)施方案中所述的增益波導(dǎo)1和后布拉格反射鏡3之間還包括一個(gè)相位調(diào)諧區(qū)8，從而可以更精確的控制波長，實(shí)現(xiàn)激光器輸出波長的連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)調(diào)諧。如圖6所示，是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案。與第一個(gè)實(shí)施方式相比，在該實(shí)施方案中，所述的前波導(dǎo)21和后波導(dǎo)31相對于增益波導(dǎo)1同側(cè)傾斜角為5°15°。從而減少芯片解理面反射對激光器輸出光譜的影響，提高激光器穩(wěn)定性。上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制。在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器，包括增益波導(dǎo)(1)、前布拉格反射鏡和后布拉格反射鏡，整個(gè)激光器在垂直方向由上包層(5)、芯層(6)和下包層(7)構(gòu)成；其特征在于所述前布拉格反射鏡O)由前波導(dǎo)以及沿前波導(dǎo)軸向等間隔排列的與前波導(dǎo)中心線兩側(cè)對稱的前刻蝕槽組0組成，所述后布拉格反射鏡(3)由后波導(dǎo)(31)以及沿后波導(dǎo)(31)軸向等間隔排列的與后波導(dǎo)(31)中心線兩側(cè)對稱的后刻蝕槽組(3組成，所述前刻蝕槽組0和后刻蝕槽組(3中的刻蝕槽刻蝕穿過對應(yīng)區(qū)域的芯層(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的等間隔前刻蝕槽組0和等間隔后刻蝕槽組(3排列的周期是不相寸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的增益波導(dǎo)(1)和后布拉格反射鏡C3)之間還包括一個(gè)相位調(diào)諧區(qū)(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器，其特征在于所述的前波導(dǎo)和后波導(dǎo)(31)相對于增益波導(dǎo)⑴同側(cè)傾斜角為5°15°。全文摘要本發(fā)明公開了一種對稱刻蝕槽反射形成布拉格光柵的波長可調(diào)諧激光器。包括增益波導(dǎo)、前布拉格反射鏡和后布拉格反射鏡，整個(gè)激光器在垂直方向由上包層、芯層和下包層構(gòu)成。前布拉格反射鏡由前波導(dǎo)以及沿前波導(dǎo)軸向等間隔排列的與前波導(dǎo)中心線兩側(cè)對稱的前刻蝕槽組組成，后布拉格反射鏡由后波導(dǎo)以及沿后波導(dǎo)軸向等間隔排列的與后波導(dǎo)中心線兩側(cè)對稱的后刻蝕槽組組成，前、后刻蝕槽組中的刻蝕槽刻蝕穿過對應(yīng)區(qū)域的芯層。本發(fā)明通過引入對稱的刻蝕槽結(jié)構(gòu)，降低額外損耗，提高了激光器性能；無需二次外延，制作工藝得到簡化；前、后布拉格反射鏡產(chǎn)生有差別的梳狀反射光譜，由于游標(biāo)效應(yīng)，擴(kuò)大了激光器的自由光譜區(qū)和波長調(diào)諧范圍。文檔編號(hào)H01S5/125GK102097745SQ201110007690公開日2011年6月15日申請日期2011年1月14日優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日發(fā)明者何建軍,張璇,王磊,虞婷婷申請人:浙江大學(xué)