专利名称：集成波长可调谐单级和两级全光波长转换器的制作方法
技术领域：
本发明是在由海军研究所授予的政府第N00014-96-6014号的授权支持下进行的。第9896283号授权是由国家科学基金会授予的，以及第F49620-98-1-0399号授权是由空军部门授予的。在本发明中政府具有确定的权利。相关申请本申请涉及1999年9月28日提交的美国临时专利申请第60/156,459号。
2. 现有技术说明当前光学部件和激光器的使用已经使通信和数据传输更加有效且使所需费用也更加经济。半导体激光器的使用已经使光源的制造和封装变得更加经济，同时也减小了整个器件的尺寸。
然而，对通信和数据传输系统的需求也在增长。对可有多种变形的波分复用(WDM)和包交换网络结构来说，宽范围内可调谐的激光器是必需的部件。在长距离的密集WDM通信系统中它们可用作替代光源，或在存取网络中用作波长路由选择。对于下一代使用实时延迟光束转向的相控阵雷达系统，它们也是重要的器件。在用来稳定单片的集成光学频率转换器的这类系统中，也存在着需求，但至今为止还没有可用的。
发明简述本发明是一种装置，包括一个半导体异质结构，一个制造在半导体异质结构内的可调谐激光器和一个干涉仪，具有一个耦合至该可调谐激光器输出端的输入端。该干涉仪和该可调谐激光器单片制造在该半导体异质结构中。
在图示的实施例中，该可调谐的激光器是一个分布型布拉格反射镜激光器，尽管本发明可考虑使用目前已知或以后设计的任何类型的半导体激光器。该激光器也包括了一个嵌入式脊条纹波导激光器。该嵌入式脊条纹波导激光器包括两个抽样光栅DBR反射镜、一个增益部分和一个相位部分。
该干涉仪在每一个支路上都具有一个半导体光学放大器。该装置还包括一个耦合在干涉仪上的交叉增益半导体光学放大转换器。耦合在每一个支路内的该半导体光学放大器被偏置，从而使在两个支路之间的光路长度差是反相的，以消除相消干扰。该半导体光学放大器是对偏振不敏感的。
在一个实施例中，该装置具有一个输入端和一个耦合器，输入信号λI耦合至该输入端。该对偏振不敏感的半导体光学放大器具有耦合至该耦合器上的一个输出端。该可调谐激光器的输出端耦合在耦合器上。该对偏振不敏感的半导体光学放大器被用来作为对干涉仪中半导体光学放大器的一种增益控制器，以允许在输入信号功率更大范围内进行波长转换。
一个具有多信道的密集波分复用通信系统耦合至干涉仪的输出端，从而该可调谐的激光器可用来在任何两个多信道之间进行转换。
该干涉仪还包括一个多模式干涉耦合器，其特征在于一个波长不敏感分束比耦合在该干涉仪的输入端上。
该异质结构衬底包括一个在带隙波导层和位于该在带隙波导层之上的更薄多量子阱有源区。该异质结构衬底具有非吸收性无源元件，其通过选择性的在波导层上移除量子阱区而在其中形成，从而允许在波导层中形成有源区和无源区，同时不必进行对接接点的再生。
在一个实施例中，一个输入信号λI耦合至其中，且该装置还包括一个分布型反馈激光器，具有一个输出端以调制输入信号λI。半导体光学放大器具有一个耦合至输入信号λI的输出端和一个耦合分布型反馈激光器输出端的输入端。一陷波滤波器具有一个输出端和一个耦合在半导体光学放大器输出端上的输入端。该干涉仪的一个输入端耦合至陷波滤波器的输出端，从而通过交叉相位调制该输入信号λI被转换为一所需的波长。一梳状滤波器具有一个耦合在该干涉仪输出端上的输入端。该半导体光学放大器具有一个耦合输入信号的输入端，且其对偏振不敏感。该干涉仪在一中间波长的固定偏振态处操作。该装置还包括一个分布型反馈激光器，具有一个输出端以调制输入信号λI。半导体光学放大器具有一个输入端，耦合输入信号λI和分布型反馈激光器的输出端。一陷波滤波器具有一个耦合半导体光学放大器输出端的输入端。该干涉仪的输入端耦合陷波滤波器的输出端，从而通过计算传播交叉增益调制该输入信号λI被转换为所需波长。一梳状滤波器具有耦合至干涉仪输出端上的一个输入端。
本发明其特征也在于一种集成光学器件的制造方法，包括在一基座结构上依次配置一覆盖层、位于该覆盖层下的一多量子阱层、位于该多量子阱层下的一个第一波导层、和位于该第一波导层下的一个异质结构波导层。选择性的移除该覆盖层和多量子阱层以确定一无源部分。在该无源部分和基座结构的剩余部分上再生一MOCVD层。然后选择性的在该MOCVD层、该无源部分和基座结构的剩余部分内形成光学结构。
选择性的在该MOCVD层、无源部分和基座结构剩余部分内形成光学结构的步骤包括在基座结构的剩余部分内形成一个有源光学器件，或者尤其是一个激光器或一个光栅。
选择性的在该MOCVD层、无源部分和基座结构剩余部分内形成光学结构的步骤也包括在该无源部分内形成一个无源光学器件，例如一个光点直径转换器。
在图示的实施例中，选择性的在该MOCVD层、无源部分和基座结构剩余部分内形成光学结构的步骤包括在基座结构的剩余部分内形成一个可调谐的激光器和至少两个半导体光学放大器，在无源部分中形成一个干涉仪，将一个波导电路耦合该激光器，至少两个半导体光学放大器，和接入光学电路的干涉仪，以形成一个至少部分集成的可调谐波长转换器。
虽然本发明为了语法上的方便描述了一种步骤方法，但应当清楚地明白本发明并不限于35 USC 112法律释义之下的图示实施例，其应当由权利要求的范围来进行限定而不是图示的实施例。本发明参看下面附图可更好的设想，其中对相同的元件使用了相同的参考标记。
附图简要描述
图1是用来在其中制造单级波长转换器的光学芯片的透视图；图2是使用了非集成部件的光学两级波长转换器元件的方框图；图3是一个两级波长转换器以集成化的方式在其中进行制造的光学芯片的透视图；图4a-4i(4)是简化了的横截面图，其中示出了本发明的光学器件以集成的方式进行制造的方法。
参看优选实施例的详细描述，可更好的理解本发明及其各种实施例，这些优选实施例是由权利要求限定的本发明的示意性实例来进行说明。应当清楚地知道，由权利要求限定的本发明与下面描述的示意性实施例相比，其可有更宽泛的范围。
图1所示的单级波长转换器12包括一个马赫-泽德干涉仪12，在干涉仪12的每一个支路20和22内结合有半导体光学放大器(SOA)16和18。图3所示的两级转换器14既包括马赫-泽德干涉仪转换器16、18、20、22之外还包括交叉增益(cross-gain)半导体光学放大转换器。在该干涉仪转换器部分16、18、20、22之内，来自可调谐激光器10的泵浦光在干涉仪12、14的两个支路20和22之间被均匀地分离。输入信号λi被半导体光学放大器38放大，并结合耦合器40中的可调谐激光器10的输出，被送到干涉仪12支路22内的半导体光学放大器18。送入半导体光学放大器18内的光强度调节整个放大器18的转换功能，从而在λi和λm处产生一个放大了的输出信号。然后λi可被一个常用的非晶片型(off-chip)滤光器(未示出)滤出。
半导体光学放大器16配置在干涉仪12相对的支路20内以调整支路20和22之间的光路长度。放大器16和18可被偏置以使两支路20和22之间的光路长度差别是反相的，从而在输出波导24处产生相消干扰。该输入信号λi被耦合进干涉仪12、14的单个支路22内。在当该输入信号λi处于大功率状态时，两个支路20和22之间的相位区别会发生变化，从而允许来自泵浦光束的光λm被透射出去。
这种方法转换了对输入数据信号的调制，从来自可调谐激光器10的λi至泵浦光λm，其可通过选择操作半导体光学放大器18其传递曲线的适宜斜率以具有或不具有合逻辑的位倒置来实现。该输入光束，λi，可在输出端24处被滤出以允许转换了的光束能投射出去。
单片可调谐式波长转换器11与以分立元件为基础的器件相比其优点在于，其消除了由于额外的插入损失和封装费用会使噪声系数增长的两个光纤的引出端。与分离的不可调谐器件相比，对每一个信道而言，这种实施方法其可调谐的性质也允许使用一个器件以在密集波分复用(DWDM)通信系统的任何两个信道之间进行光学转换。
图2和图3实施方法的一个特点在于在两级之间使用了一个内部波长，以避免对快速调谐滤光器的需求，并且由于在一级处的输入内部波长，其可减缓对偏振不敏感的转换器的需求，可操作图1的可调谐转换器以使其处于一固定的偏振态，使用偏振度敏感波导技术可制造第二转换级16、18、20、22。
一般而言，有多种方法可用来实现图1的波长转换，例如四波混合，交叉增益调制(XGM)，和交叉相位调制(XPM)。在干涉仪12、14中使用半导体光学放大器16、18的交叉相位调制由于其转换效率、消光系数的增强和低的啁啾声，被认为是当前最重要的方法。由于消除了两个光纤引出端且类似的在两器件都需要制作的制造过程中，很诱人的是将用于提供连续波长光束的激光器10结合在用作干涉仪12、14的同一块芯片26上。
很重要的是，集成的持续波源应当对在干涉仪12、14中由半导体光学放大器16、18放大的背反射不敏感。为了实现这一要求，由于激光器反射镜固有的隔离性能，应当选择一个DBR激光器10用作持续光源。该DBR或抽样光栅分布型布拉格反射镜(SGDBR)激光器10其额外的优点是其具有可电学调节以覆盖数个波长信道的能力。
在优选的实施例中，该器件包括一个耦合在马赫泽德干涉仪12、14上的SGDBR激光器10，和分别位于每一个支路20和22内的对偏振不敏感的半导体光学放大器16、18。该器件的示意图在图1中示出。该激光器10是一个2μm宽嵌入脊条纹(BRS)波导器件，该器件包括四个分立元件。这些分立元件包括两个抽样光栅DBR反射镜和用于增益和相位控制的部分。通过控制注入进用于增益和相位控制的部分之内的注入电流，可制造这种类型的激光器10以在超过40nm的范围内进行调谐且具有连续的波长范围。
在前反射镜部分30的输出端28处，激光器波导32被耦合进一个3dB多模式干涉耦合器34(由于其波长的不敏感分束比率而被选择)，该耦合器形成马赫泽德干涉仪12、14的输入端。来自光纤(未示出)的输入信号λi被耦合至集成光学芯片26上的波导36。可使用一个光点直径转换器126以提高这种耦合的效率。这种几何结构的一个主要特点在于输入信号λi在结合另一个具有来自可调谐激光器10的持续波长光束的3dB耦合器40之前，可穿过一个对偏振不敏感的半导体光学放大器38。因为其可用作一种增益控制元件，所以这个前端半导体光学放大器38允许在第二级中实现更宽输入信号功率范围内的波长转换。
如在共同的悬而未决的美国专利申请中所示的，申请号为第号、名称为“Tunable Laser Source with Integrated Optical Modulator”，光学芯片26的横截面器件结构包括一厚的窄带隙波导层，多量子阱有源区位于其上。对在调谐部分内良好的载波-诱导折射率变化来说，该厚的窄带隙波导层是必需的。通过选择性的从波导层的上部去除量子阱来形成不吸收的无源元件。该偏置量子阱的使用允许在单个波导层中形成有源和无源部分同时不必进行对接接头的再生。这就允许该器件可仅仅采用两个有机金属化学气相沉积(MOCVD)生长步骤来制造。
该单片波长转换器的一个主要优点在于它可以使用多个可调谐激光器10已需要的步骤来进行制造，从而使其相对容易的集成在芯片26上。在制造该具有集成SGDBR激光器10的波长转换器的过程中，如图4a-图4f所示有八个主要步骤。在如图4a中所示的第一步中，使用具有用于组V源的叔丁基膦(tertiarybutlyphosphine)和叔丁基砷化三氢(tertiarybutylarsine)的有机金属化学气相沉积来形成一个基座结构，一般用参考标记100来表示。在示出的实施例中，掺有InP的一个0.16μm锌覆盖层102位于一个拉紧的多量子阱有源区104上。一薄的掺InP的100厚硅层106位于多量子阱有源区104和0.35μm的InGaAsP主波导或层108之间，该层108的特征在于一个带隙，Eg＝0.885eV。在InGaAsP波导108之下是一掺有InP的硅层110。两个0.10μm的InGaAsP波导或层112和114夹在0.5μm掺有InP的硅层116中间，其特征在于一个带隙，Eg＝1.127eV。最后，有一个构成基部的InP衬底或层118。
如图4b所示，选择性的刻蚀覆盖层然后刻蚀量子阱层104来形成芯片26波导层108中的无源部分。图4b的截面图是沿光传播方向的。如图4b所示，使用干刻加工在激光器10中形成光栅以用作激光器反射镜。区域120是制造有源器件的部位，而区域122是制造无源器件的部位。如图4c所示，区域120和122被一厚的InP的MOVCD再生层124所覆盖。
也可通过进行有限扩散刻蚀以使波导层108在将在其中形成激光器平面的这些区域前的厚度成锥形，在该点向波导层108中集成一个光点直径转换器126，如图4d中所示。
通过开一窗口以穿过覆盖层108和量子阱层104，接着形成DBR反射镜。如图4e中所示，通过在甲烷-氢-氩(MHA)中选择性的进行活性离子刻蚀接着在芯片26的波导层108中形成一个光栅结构128。
在甲烷-氢-氩(MHA)中使用活性离子刻蚀在结构100、有源区120、光栅部分128、无源区122或光点直径转换器126中形成一脊，其横截面垂直于光传播方向，如图4f(1)-图4f(4)中所示，分别参看如图4e所示的横截线1-1至4-4。温浸(BrMethanol)可用来从活性离子刻蚀(RIE)中除去损坏了的层。在如图4g所示的另一种MOCVD步骤中，一个3-4μm的p-InP上包层130和一个100nm的InGaAs接触层132被再生以产生图4g中沿径向所示或沿光传播方向的平面所示的结构。
相邻的激光器10部分之间的隔离和半导体光学放大器16、18、38之间的隔离可通过添加一接触层133并刻蚀InGaAs层132且进行深度质子(H+)注入134来获得，如图4h中所示。该质子注入也可用于限制寄生p-n InP连接136的区域大小，如图4i(1)所示，其包围该嵌入的脊条纹138且通过在这些区域140内补偿受主原子从而降低了无源波导区122的损失。有源区120、光栅部分128、无源区122和光点直径转换器126沿垂直于光传播方向的界面横截面侧视图在图4i(1)-图4i(4)中示出，分别参看图4h中的横截线1-1至4-4。在最后的步骤中，该样品被重叠至100pm厚，且在裂开和装配之前沉积一后部接触面(未示出)。
与固定的波长转换器相比，可调谐的波长转换器11、12、14存在着数个额外的考虑。比较重要的是要滤出原始的信号和从转换了的波长自发发射的放大了的信号，该转换了的波长存在于该器件的输出端处。在固定的波长转换器中，可很容易地对滤波器进行限定以传递仅仅是全新波长的信号。在可调谐器件中，输出波长可发生变化，从而可在输出端24处使用一个梳状滤波器来仅仅传递所需波长。不幸的是，原始信号也会通过该梳状滤波器，从而还需额外的一个滤波器来阻止该原始波长。这就限制了可调谐波长转换器11的灵活性，使其不能再转换和输入波长相同的波长，从而该滤波器就需要专门用于一给定的输入波长。
在图2中示出了一种更加灵活的实施方法，其中在两级中来实现波长的转换。图2和图3示出了作为集成器件和非晶片型部件的一种组合物的器件，但本发明的范围清楚地表达了图2中所有的部件都可同时使用上述的步骤集成制造在芯片26上。图3描述了一种完全集成器件的优选实施例。该第一级将信号转换为一个带宽输出波长，其使用分布式反馈激光器48采用交叉增益调制波长转换技术在该可调谐波长转换器11中通过交叉相位的调制来讲其转换为所需的波长。这种实施方法有几个优点。与单级交叉相位调制转换相比，其可用输入信号的功率范围明显地增大，同时在第一波长转换过程中中间波长的输出功率也可进行控制。使用仅仅一个陷波滤波器44和一个梳状滤波器22，如图2所示，任何波长的信道都可转换为任何其它的波长信道而不需调节滤波器42和44。转换为一个固定的内部波长也允许对任一输入波长λi选择仅仅一种波长上升或下降转换，同时使该可调谐的波长转换器达到最佳以从一特定的波长来进行转换而不是不得不接受任一波长。另一个优点是在第二级可调谐波长转换器11中通过在第一级中使用一个偏振不敏感半导体光学放大器38并在耦合至第二级时保持中间波长的偏振度，从而减缓了对偏振不敏感的需求。不必对偏振不敏感就大大简化了有源区的生长且提高了可调谐激光器的性能。
图2中这种一般的方法也可在一个单片器件中，通过在一个集成在芯片26上的半导体光学放大器38其内部使用反向传播交叉增益以进行第一级转换来实现。图3中示出了这样一种集成器件设计的图表。在此种情形下，输入波长以与中间波长和输出波长相反的方向进行传播。这种实施方法消除了对中间波长滤波器的需求，然而其需要在位于芯片26上所有的半导体光学放大器16、18、38中对全偏振不敏感。图2的方框图中使用了非集成部件，也即不能很容易地进行单片集成的滤波器。图3是一个类似于图2中所示光学回路的单片模型。如果想如图3的方框图来描述其操作，除了输入信号λi被注入在SOA 38之后外，其被送至SOA 38(即，沿图2箭头相反的方向)，在图2中已示出。在图3的集成情形下，因为输入信号不必阻止到达可调谐波长转换器级11，所以就不再需要1510nm的通过滤波器44。
在不脱离本发明的精神和范围下，本领域的普通技术人员可作出多种改变和改进。因此必须理解，图示实施例的说明仅仅是为了实例的目的，且本发明的范围应当有所附权利要求来进行限制。例如，尽管事实上一个权利要求的元件是在一特定组合下进行说明的，但必须清楚地明白本发明包括了其它更少、更多或不同的元件，其在上述内容中得到披露即使在这些组合中起初未要求。
应当理解，在本说明书中用于描述本发明和其各种实施例的用语不仅有其通常定义的含义，而且包含了本说明书结构、材料或动作中超出其通常含义的特定含义。因此，如果本说明书中的一个元件可理解包括了不止一种意思的话，则就必须理解，其在中的使用是由说明书和其自身书面意义所包含的所有可能的含义。
因此，在本说明书中确定的下面权利要求中的词语或元件的定义不仅包括了字面所阐述的元件的组合，而且也包括了所有等同的结构、材料或动作或相当于大体上以相同的方式获得相同结果的相同功能。因此，对下面权利要求中任何的一种元件都可用两个或多个等同物进行替代，或者一个单个的元件可替代权利要求中两个或多个元件。虽然上面描述的元件可相当于某种组合和即使如权利要求所述，但是应当清楚地明白权利要求组合中的一个或多个元件在一些情况下可从该组合中删除，且权利要求的组合可直接变形或变形的变化。
应当清楚理解，本领域普通技术人员对权利要求所作的非本质的改变应当认为是在权利要求范围内的等同物。因此，对本领域普通技术人员来说，当前或以后明显的删减应当确定是在定义元件的范围之内。
因此，权利要求应当理解包括上面专门图解和说明的、概念化的等同物、明显可删减的、也包括本质上结合本发明基本原理的一切。
权利要求
1.一种装置包括一个半导体异质结构；一个制造在半导体异质结构内的光学隔离可调谐激光器，所述可调谐激光器具有一个输出端；以及一个干涉仪，具有一个耦合在所述可调谐激光器所述输出端上的输入端，所述干涉仪和所述可调谐激光器单片制造在所述半导体异质结构内。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可调谐激光器包括一个分布型布拉格反射镜激光器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述分布型布拉格反射镜激光器包括一个抽样光栅分布型布拉格反射镜激光器，从而可电学调谐以覆盖多个波长信道。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述干涉仪具有两个支路且还包括耦合在每一个支路上的一个半导体光学放大器。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括一个耦合至所述干涉仪的交叉增益半导体光学放大转换器。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，耦合在每一个支路上的所述半导体光学放大器被偏置，从而使所述两个支路之间的光路长度差是反相的以产生相消干涉。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述干涉仪具有一个输出端，且还包括一个多信道耦合至所述干涉仪所述输出端的密集波分复用通信系统，从而所述可调谐激光器可用于在任何两个所述多信道之间进行转换。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述半导体光学放大器是对偏振不敏感的。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光器是一个嵌入式脊条纹波导激光器，这为制造半导体激光器的一种具体方法，但也可由其它方法制造。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述嵌入式脊条纹波导激光器包括两个抽样光栅DBR反射镜、一个增益部分和一个相位部分。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述干涉仪具有一个输入端且还包括一个多模式干涉耦合器，其特征在于一个波长不敏感分束比耦合至所述干涉仪所述输入端。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括一个具有一个耦合输入信号λi的输入端且对偏振不敏感的半导体光学放大器，和一个耦合器，所述对偏振不敏感的半导体光学放大器具有一个耦合至所述耦合器的输出端，所述可调谐激光器的所述输出端耦合在所述耦合器上。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述对偏振不敏感的半导体光学放大器被用于作为一种对位于所述干涉仪中的所述半导体光学放大器进行控制的增益控制器，以允许在输入信号功率更大的范围内进行波长转换。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述异质结构衬底包括一个窄带隙波导层和位于所述窄带隙波导层之上的更薄多量子阱有源区。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述异质结构衬底具有非吸收性无源元件，其通过选择性的将所述波导层上的所述量子阱区域移除以在所述波导层中形成有源区和无源区，同时不必进行对接接头的再生长，也可做对接接头且获得相同的效果(例如波导层中的有源区和无源区)。
16.根据权利要求1所述的装置，其中，一个输入信号λi耦合在其中，且还包括一个具有一输出端的分布型反馈激光器，以调制所述输入信号λi；一个具有一耦合所述输入信号λi的输出端和一耦合至所述分布型反馈激光器所述输出端的输入端的半导体光学放大器；一个陷波滤波器，具有一输出端和一耦合至所述半导体光学放大器所述输出端的输入端；一个所述干涉仪的输出端；一个所述干涉仪的输入端，耦合至所述陷波滤波器所述输出端上；从而通过交叉相位调制所述输入信号λI被转换为所需的波长；以及一个梳状滤波器，具有一个耦合至所述干涉仪所述输出端的输入端。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，具有一个输出端和一个耦合至所述输入信号λI的输入端的所述半导体光学放大器是对偏振不敏感的，且所述干涉仪是在一中间波长的固定偏振态进行操作。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，输入信号λi耦合在其中，且还包括一个具有一输出端的分布型反馈激光器，以调制所述输入信号λI；一个具有一耦合至所述输入信号λI的输出端和一耦合至所述分布型反馈激光器所述输出端的输入端的半导体光学放大器；一个陷波滤波器，具有一输出端和一耦合至所述半导体光学放大器所述输出端上的输入端；一个所述干涉仪的输出端；一个所述干涉仪的输入端，耦合至所述陷波滤波器所述输出端上；从而通过反向传播交叉增益调制所述输入信号λI被转换为所需的波长；以及一个梳状滤波器，具有一个耦合至所述干涉仪所述输出端上的输入端。
19.一种制造集成光学器件的方法包括提供一基座结构，包括一覆盖层、一位于所述覆盖层之下的多量子阱层、一位于所述多量子阱层之下的第一波导层、和一位于所述第一波导层之下的异质结构波导层；选择性的移除所述覆盖层和多量子阱层以确定一个无源部分；在所述无源部分上再生一个MOCVD层且保持所述基座结构的部分；以及选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构这一步骤包括在所述基座结构的所述剩余部分中形成一个有源光学器件。
21.据权利要求20所述的方法，其中，在所述基座结构的所述剩余部分中形成一个有源光学器件形成了一个激光器。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构，这一步骤包括在所述基座结构的所述剩余部分中形成一个光栅。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构，这一步骤包括在所述无源部分中形成一个无源光学器件。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构，这一步骤包括在所述无源部分中形成一个光点直径转换器。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，选择性的在所述MOCVD层、所述无源部分和所述基座结构剩余部分内形成光学结构，这一步骤包括在所述基座结构的所述剩余部分内形成一个可调谐的激光器和至少两个半导体光学放大器，在所述无源部分中形成一个干涉仪，将一个波导电路耦合至所述激光器，至少两个半导体光学放大器，以及接入光学电路的干涉仪，以形成一个至少部分集成的可调谐波长转换器。
全文摘要
一个半导体可调谐激光器(10)和耦合在该可调谐激光器(10)上的一个干涉仪(12)单片制造在一个半导体异质结构内。该激光器也包括一个嵌入式脊条纹波导激光器。该干涉仪(12)在每一个支路内都耦合有一个半导体光学放大器(38)。一个交叉增益半导体光学放大转换器耦合至该干涉仪(12)上。耦合至每一个支路上的该半导体光学放大器(38)被偏置,从而使该两个支路之间的光路长度差是反相的,以消除相消干扰。该可调谐激光器(10)的输出端耦合在一个耦合器上。一个半导体光学放大器(38)被用来作为干涉仪(12)中半导体光学放大器的一种增益控制器,以允许输入信号功率在更宽范围内进行波长转换。该异质结构衬底包括一个窄带隙波导层和位于该窄带隙波导层之上的更薄多量子阱有源部分。该异质结构衬底具有非吸收性无源元件,其通过选择性的在该波导层上移除该量子阱层区域以在其中形成,以允许在该波导层中形成有源部分和无源部分,而不需进行对接接头再生。本发明其特征也在于在异质结构衬底中制造一种如上披露的集成光学器件的方法。
文档编号H01S5/026GK1376326SQ00813401
公开日2002年10月23日 申请日期2000年9月28日 优先权日1999年9月28日
发明者托马斯·戈登·贝克·梅森, 格雷戈里·A·菲施, 丹尼尔·J·布卢门塔尔 申请人:加利福尼亚大学董事会