一种多通道干涉激光器与半导体光放大器的集成器件的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件。

背景技术：

随着现代光通信技术的快速发展，可调谐半导体激光器得到了广泛的研究和关注。如在波分复用系统中，可调谐半导体激光器可以替代多个固定波长的激光器，不仅极大地降低了备用光源的成本，还能够提供及时有效的库存管理和信道快速建立功能。由于损耗的存在，光信号在光纤中传输时强度会随着传输距离的增加而逐渐减弱。为了能使光信号传输得更远，在光发射端对光源的输出光功率有一定的要求(>13dBm)。虽然通过增大激光器有源区的注入电流可以增大输出光功率，但是有源区注入电流过大会带来一些新的问题，如发热增加，器件性能劣化等。所以激光器有源区的注入电流一般不能太大。为了克服这个问题，可以通过在可调谐半导体激光器的输出端集成半导体光放大器来放大激光器的输出光功率。正向偏置半导体光放大器时，半导体光放大器有源区内部实现粒子数反转，当激光器的输出光进入半导体光放大器之后，由于受激辐射，光功率会被放大。除此之外，现代光通信系统要求可调谐半导体激光器不同输出波长的功率变化小于1dB甚至更小。对于可调谐半导体激光器而言，由于受注入电流引起的自由载流子吸收的影响，不同波长的输出光功率往往变化比较大。因此利用半导体光放大器，不仅可以放大可调谐激光器的输出光功率，还可以对不同波长的输出光功率进行补偿从而使得不同波长的输出光功率的变化减小。在现代光通信网络中，对光源的光谱纯净度也有要求。然而，可调谐半导体激光器在波长切换时，不可避免地会产生一些瞬态模式。反向偏置半导体光放大器，可以吸收可调谐激光器的输出光。利用这一点，在可调谐半导体激光器波长切换时反向偏置半导体光放大器可以吸收掉可调谐半导体激光器的输出光从而避免不需要的波长进入光网络。

可调谐激光器与半导体光放大器之间的端面连接装置有多种实现方式：深刻蚀的槽、深刻蚀的光栅、啁啾光栅以及多模干涉反射器。在激光器与半导体光放大器之间刻一个深的槽，槽的两个槽面分别构成了激光器和半导体光放大器的端面。深刻蚀的光栅和啁啾光栅都是利用光栅将较大波长范围内的光部分反射回激光器，部分透射进入半导体光放大器。不同的是：深刻蚀的光栅因为耦合系数大，光栅短，因此反射带宽大；啁啾光栅通过不同周期的光栅反射不同的波长实现大的反射带宽。多模干涉反射器则是利用多模干涉和全反射，理论上50％的光被原路反射回激光器腔内，50％的光进入半导体光放大器。

多通道干涉激光器(专利申请号：2014107047390)作为一种新型的大范围可调谐激光器，其调谐范围超过50纳米，足以覆盖整个通信的C波段，边模抑制比在整个调谐范围内超过了40dB。因此，多通道干涉激光器具有极大的商业应用潜力和价值。然而，多通道干涉激光器同样具有以上的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出一种多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件，克服现有的多通道干涉激光器输出功率不足以及不同波长功率差异较大等缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提出了多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件，包括多通道干涉激光器、半导体光放大器以及激光器与半导体光放大器之间的端面连接装置。

所述多通道干涉激光器，用于调谐输出指定波长的光。

所述半导体光放大器，用于正向偏置放大和补偿多通道干涉激光器输出光功率以及反向偏置滤除多通道干涉激光器波长切换时的杂乱输出。

所述多通道干涉激光器与半导体光放大器之间的端面连接装置，用于多通道干涉激光器与半导体光放大器的隔离以及端面连接。

所述多通道干涉激光器、端面连接装置以及半导体光放大器依次顺序连接。所述多通道干涉激光器腔内的光，一部分经端面连接装置反射回多通道干涉激光器进行谐振选模，一部分通过端面连接装置进入半导体光放大器；进入半导体光放大器的光通过半导体光放大器之后从半导体光放大器的另一端面输出。

所述端面连接装置选择采用刻蚀的槽，深刻蚀的光栅，啁啾光栅以及多模干涉反射器等。

本发明基于多通道干涉激光器和半导体光放大器，可以实现大范围的波长调谐以及输出光功率的放大调节。解决了多通道干涉激光器输出光功率不足，不同波长输出光功率差异较大等问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件的结构框图。

图2为刻蚀的槽作为端面连接装置的侧面示意图。

图3为深刻蚀的光栅作为端面连接装置的侧面示意图。

图4为啁啾光栅作为端面连接装置的侧面示意图。

图5为多模干涉反射器作为端面连接装置的俯视图。

图6为本发明一个具体实施例中多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件的示意图。

图7为本发明一个具体实施例中多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件的半导体光放大器在30mA和50mA注入电流下输出光的光谱图。

图8为本发明一个具体实施例中多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件的不同输出波长的光谱叠加图。

具体实施方式

本发明提供了一种多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件。其结构框图如图1所示。该器件由多通道干涉激光器101、半导体光放大器103以及激光器与半导体光放大器之间的端面连接装置102组成。

多通道干涉激光器101用于调谐输出指定波长的光。半导体光放大器103用于正向偏置放大和补偿多通道干涉激光器输出光功率以及反向偏置滤除多通道干涉激光器波长切换时的瞬态模式。激光器与半导体光放大器之间的端面连接装置102用于多通道干涉激光器与半导体光放大器的隔离以及端面连接。

端面连接装置，分别如图2、图3、图4、图5所示，分别选用深刻蚀的槽201，深刻蚀的光栅301，啁啾光栅401或多模干涉反射器501。

具体地，多通道干涉激光器101、端面连接装置102以及半导体光放大器103依次顺序连接。多通道干涉激光器腔内的光，一部分经端面连接装置反射回多通道干涉激光器进行谐振选模，一部分通过端面连接装置进入半导体光放大器；进入半导体光放大器的光通过半导体光放大器之后从半导体光放大器的另一端面输出。

当半导体光放大器正向偏置时，半导体光放大器可以提供光增益，经过半导体光放大器的光的光功率被放大。通过改变半导体光放大器的注入电流，可以控制半导体光放大器的增益大小。因此，可以通过控制半导体光放大器的注入电流的大小对多通道干涉激光器不同输出波长的光功率进行补偿，减小或消除不同波长的光功率大小的差异；当半导体激光器反向偏置时，半导体光放大器可以吸收进入半导体光放大器的光。因此，在多通道干涉激光器切换波长时，反向偏置半导体光放大器，可以滤除杂乱的输出。

下面结合一个具体实施例对本发明公开的一种多通道干涉激光器与半导体光放大器集成的器件进行完整、详细的说明，如图6所示。该器件包括，半导体放大器601、双端口的多模干涉反射器602以及多通道干涉激光器603。多通道干涉激光器603包含有源区604、公共相位区605、1x2多模干涉器组成的1x8分束器以及八个不同长度的臂。每个臂上有一个臂相位区606，以及臂的末端有一个一端口的多模干涉反射器607。半导体光放大器、多通道干涉激光器的有源区、公共相位区以及8个臂相位区上做有电极608，用于电流注入。

向多通道干涉激光器的有源区注入电流，就可以为多通道干涉激光器内部的光提供光增益。向公共相位区和臂相位区注入电流使得八个通道在指定波长同相位进行选模。多通道干涉激光器内部的光通过一个端口进入多模干涉反射器之后，50％的光被多模干涉反射器原路反射回多通道干涉激光器。另外50％的光由另一个端口输出进入半导体光放大器。如果向半导体光放大器正向注入电流，半导体光放大器将进一步提供光增益，从而使得经过半导体光放大器的光被放大。通过改变注入半导体光放大器电流的大小，可以控制半导体光放大器提供的光增益的大小。图7展示了该器件的半导体光放大器在30mA和50mA注入电流下输出光的光谱图。由图7可见，在50mA注入电流下，输出光的光功率明显被放大了。

图8展示了该器件半导体光放大器注入50mA电流时不同波长的输出光谱的叠加图。说明多通道干涉激光器通过多模干涉反射器集成半导体光放大器之后依然实现了大范围的波长调谐。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。