[0031]图4为本发明相位微调电极的横截面示意图。
[0032]图5为本发明一臂沿波导传输方向的横截面示意图。
[0033]图6为在1550nm波长下，深刻蚀空气槽的透射率与反射率与槽宽的关系图。
[0034]图7为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时的阈值下小信号增益谱图。
[0035]图8为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时的阈值增益谱图。
[0036]图9为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时，两臂在不同注入增益情况下的阈值下小信号增益谱图。
[0037]图10为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时，双波长频率间隔和两臂增益差的关系图。
[0038]图11为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时，双波长最大频率间隔和有源波导腔长的关系图。
[0039]图12为本发明实施例在不考虑无源波导滤波器时，两种不同臂长情况下双波长频率间隔和直通耦合系数的关系图。
[0040]图13为本发明实施例的两段无源波导滤波器的反射谱及其叠加谱图。
[0041]图14为实施例在考虑两段无源波导滤波后的阈值下小信号增益谱图。
[0042]图15为发明实施例在考虑两段无源波导滤波后的阈值增益谱图。
[0043]图中:1、多模耦合区，2、第一有源谐振腔，3、第二有源谐振腔，4、第一无源滤波器，5、第二无源滤波器，6、深刻蚀槽，7、腔面反射面，8、相位微调电极，9、第一增益调节电极，10、第二增益调节电极，11、第一无源滤波器调节电极，12、第二无源滤波器调节电极，13、上包层，14、有源区，15、缓冲层，16、衬底层，17、背面电极，18、浅刻蚀槽。
【具体实施方式】
[0044]下面根据附图和实施例，详细说明本发明。
[0045]本发明采用基于耦合腔耦合的半导体激光器，利用多段FP腔相互耦合来产生双波长，相对【背景技术】中的前两种方法，它产生的微波频谱线宽会有一定展宽，但由于两束波长共享一个增益腔，具有相同的外界环境，两个波长之间也具有较强的相位相关性，能够实现较好的微波频谱特性。
[0046]本发明的实施例及其工作原理如下:
[0047]具体实施中，如图3所示，本发明包括两段等长的有源法布里-珀罗谐振腔以及两段不等长的无源法布里-珀罗谐振腔，V型腔的两臂通过四分之一波长耦合区1耦合连接，多模耦合区1的端面具有腔面反射面7，V型腔的每一臂都是由有源法布里-珀罗谐振腔和无源法布里-珀罗标准具串联构成，所形成的四分之一波长耦合区的直通耦合系数与交叉耦合系数之间具有90°的相位差。第一有源谐振腔2和第二有源谐振腔3中位于多模耦合区1的部分和有源谐振腔的其余部分衔接处均设有用于电隔离的浅刻蚀槽18。
[0048]第一有源法布里-珀罗谐振腔2和第一无源法布里-珀罗谐振腔4之间通过深刻蚀槽6串联构成激光器的一臂，第二有源法布里-珀罗谐振腔3和第二无源法布里-珀罗谐振腔5之间通过深刻蚀槽6串联构成激光器的另一臂；有源法布里-珀罗谐振腔2与有源法布里-珀罗谐振腔3之间通过一段四分之一波长耦合器连接。耦合区上设有相位微调电极8，两臂有源谐振腔上设有增益调节电极9和10，两臂无源滤波器上设有折射率微调电极11和12。
[0049]这里定义直通耦合系数为有源法布里-珀罗谐振腔经多模耦合区1的端面反射后返回自身谐振腔的光场强度与入射光场强度的比值，交叉耦合系数为有源法布里-珀罗谐振腔经多模耦合区1的端面反射后进入另一个谐振腔的光场强度与入射光场强度的比值。
[0050]激光器工作时，四分之一波长耦合器及两段相等的法布里-珀罗有源腔在电注入条件下会出现一系列的双波长梳状谱。长度稍短的法布里-珀罗谐振腔作为滤波器用来选出其中的一对双波长作为最终的激射模。输出的双波长的拍频信号可以通过高速光探测器接收转化成对应的微波载波信号。通过调节两臂有源谐振腔的注入电流比例，可以调节双波长之间的频率间隔，并保证输出光强不变，从而实现微波载波信号的可调谐。对于无源滤波器，可以通过载流子注入效应或者反偏电光效应来改变波导的有效折射率，利用电反馈信号控制无源滤波器的中心波长，从而稳定两个波长之间的相对强度。
[0051]相对刻蚀槽耦合的双波长半导体激光器，基于四分之一波长耦合器的半导体激光器由于耦合器电极上的偏置电流可以提供一定范围的相位补偿，大大增加了激光器工艺的制作容差，提高了器件制作的成品率。同时V型腔的结构也使器件的尺寸更加紧凑，提高了器件的集成度。
[0052]如图4所示，具体实施的激光器的层状由衬底层16、缓冲层15、提供光学增益的芯层14以及上包层13构成，器件的上表面和下表面会镀上不同的电极金属材料形成P型电极和N型电极，第一、第二增益调节电极9和10作为P型电极，衬底层16底部的背面电极17作为N型电极。这样可以通过电注入提供光学增益。一般情况下芯层由多量子阱层构成，并根据不同的情况进行一定量的掺杂。从横截面上来看，一般采用脊型波导或掩埋型波导来限制光场。
[0053]如图5所示，除了在有源波导和无源滤波器之间用深刻蚀槽6隔开外，四分之一波长耦合器上的相位微调电极和有源谐振腔上的增益电极之间还需要浅刻蚀槽18进行电隔离。
[0054]激光器结构中的深刻蚀槽用来作为谐振腔的高反射面。为了达到较高的反射率，深刻蚀槽的宽度必须是四分之一波长的奇数倍。空气深刻蚀槽的透射率和反射率与槽宽的关系如图6所示，可发现，只有在四分之一波长奇数倍的位置才会出现反射率的极大值。理论上，当空气槽宽度为四分之一波长时损耗最小，随着槽宽的增加，光场由于在空气槽中的模式扩散和衍射效应会引起损耗的增加，因此反射率的峰值在逐渐减小。另一方面，槽宽的减小对制作工艺的精度要求越来越高。对于1550nm的波长来说，四分之一波长仅为0.3875um，普通的光刻工艺很难满足要求。对于目前工艺，空气槽制作的误差在±0.lum量级，为了满足工艺上的要求，一般采用5/4 λ，g卩1.94um，其中λ为激光器的工作波长。
[0055]为了阐明双波长激光器的工作原理，首先只考虑不包含无源滤波器的激光器结构，用传输矩阵法计算不包含滤波器条件下的V型腔激光器的小信号增益谱，如图7所示。假定激光器的有效折射率为3.29，两个有源谐振腔的腔长为L1= L2= 210.lum,四分之一波长耦合器的直通耦合系数为0.6，并且两臂拥有相等的增益系数(gl = g2 = 29.9cm ，可发现一系列的双波长梳状谱，双波长之间的波长间隔为0.42nm，自由光谱范围为1.6nm。对应情况下的阈值增益谱如图8所示，可发现四分之一波长耦合器并没有模式选择性，所有的双波长模式都能够同时起振。
[0056]激光器两臂在注入相等增益和不同增益条件下的小信号增益谱如图9所示，激光器参数设定为有源腔腔长Q = L2= 210.lum,四分之一波长耦合器的直通耦合系数为0.8。当两臂注入相等增益时(第一增益和第二增益分别是gl = g2 = 29.87cm ，小信号增益谱和图7相同，双波长之间的波长间隔为0.356nm，对应频率间隔为44.5GHz，如图9中实线所示。如果增大两臂之间的增益差，双波长之间的频率间隔会减小。如图9中虚线所示，当gl = 0cm \ g2 = 59.7cm 1时，双波长之间的波长间隔为0.152nm，对应频率间隔为19GHz。图10给出了在不考虑无源波导滤波器时，双波长频率间隔和两臂之间增益差的关系，这里设定