由到多于激光器输出面的一个驱动)在共同的磷化铟衬底上的单片集成进一步实施本发明。设计U形可宽泛调节的激光器和在数据调制中利用两个激光器面(通过将每个面连接到调制器输入的一个)的优势允许可调节激光器反射镜被设计为每个反射光学功率的大约50%，允许出自每个面的SMSR被最大化，并且将来自每个面的输出功率耦合进调制器中而不需要反射镜的一个的反射率低以最大化激光器输出功率。通过将两个激光器输出端口连接到一半将为马赫-曾德尔调制器的中阶段部分将激光器与调制器的进一步集成是不明显的并且比起现有技术具有如下文所具体描述的多个优势。由于激光器的两个面都被用于通过光学调制器的传输，两个反射镜都可以被设计为最大功率传输并且具有高输出功率地允许达到高的边模抑制比。
[0106]如上文所讨论的，现有设计的很多缺陷是使用两个分割器或者多模式干涉(MMI)耦合器以取用来自一个面的激光器输出并且经由与激光器一致的波导分开为两个光学波导的臂，其包含调制器元件并且然后使用MMI将信号结合到输出。MMI的制造和其它的分割器结构是分厂容易受制造公差影响的，而Y分支分割器的输出难以精确控制到50/50。这些不平衡可以取决于MMI或者Y分支宽度或耦合区(在侧壁的蚀刻之上)的长度和其它处理的变化，并且随着温度改变。另外，增加的长度和与S带相关联的损失和增加的波导长度或其它弯曲的结构，使本发明成为较低损失的光学数据调制器，原因在于其经过直的波导直接连接到可调节U激光器的两个输出发射端口。
[0107]本发明的第一部分是使用马赫-曾德尔调制器调制可调节激光器的装置、方法和器械，所述马赫-曾德尔调制器中调制器的两个主要的臂连接到两个或更多激光器面而不是现有技术的将马赫-曾德尔调制器连接到一个激光器面。马赫-曾德尔调制器到两个或更多的可调节激光器面的连接为多种可调节激光器结构而说明。本发明的第二部分提供用于可调节激光器结构的装置、方法和器械，可调节激光器结构被配置为U配置，其提供两个激光器面到马赫-曾德尔调制器的直接连接，其中U激光器可以被实现为在一个衬底上的单独的半导体激光器组件，或者优选地，U激光器作为马赫-曾德尔调制器被集成在相同的衬底上，实现完全集成结构的益处。另外，公开了将半导体光学放大器集成在相同的衬底上作为可调节激光器和马赫-曾德尔调制器的装置。
[0108]光学MZM的偏置和驱动电极配置对较低功率的设计是非常重要的，较低功率的设计使用低电压驱动信号，对CMOS直接驱动电路和一般的较低的功率耗散电子器件特别重要。最普遍的配置使用4RF电极，每个MZM臂两个，用作两组系列推拉电极。所述4电极推拉配置允许在给定的带宽、以与使用非推拉或者单臂驱动配置比较的驱动电压的一半驱动调制器。
[0109]应注意，U激光器和马赫-曾德尔调制器的实施不局限于仅仅磷化铟材料系统。其它实施例可以包括硅光子器件、与磷化铟结合的硅光子器件以及这些半导体系统与玻璃为基础的和氮化硅为基础的波导系统的结合。
[0110]每个发明可以与其它发明一起使用，并且其它调制器和/或激光器也可以与相应的发明一起使用。例如，Y分支可调节激光器的两个一般不使用的输出可以与现有的调制器设计一起使用。可调节环形谐振器为基础的激光器的两个输出母线可以与现有的调制器设计连接起来。替代地，来自U激光器的两个输出可以直接连接到环形谐振器为基础的调制器的两个母线，两个独立的电吸收调制器(EAM)。
[0111]本发明用可调节激光器和马赫-曾德尔干涉仪调制器和/或半导体光学放大器克服了现有技术和相关技术的波长可调节发射器的局限，出于以下原因:
[0112]本发明的第一方面是使用一个或更多可调节激光器的两个或多个面而不是只有一个激光器输出面，更有效率地利用产生的光；
[0113]本发明的第二方面是使多模式干涉功率分割器/耦合器或其它分割器/耦合器设计的使用最小化，其经常是在分开比率中的未知的处理错误的源并且减少发射器性能(如消光比和光学信号噪声比)的方面；
[0114]本发明的第三方面是不具有传统的第一分割器/合成器的马赫-曾德尔调制器与多种可调节激光器设计的集成，特别是固有地具有相同方向上的两个或更多容易接入的输出端口的设计；
[0115]本发明的第四方面是提供新颖的可调节激光器设计，U激光器，其与本发明的调制器部分的要求很好地匹配；
[0116]本发明的第五方面是通过采用熟知的反射技术(如全内反射或空气间隙镜，其中这些镜也可以被采用以用作其它有益的功能，如功率监测器塞)适应马赫-曾德尔调制器以连接到相反方向上的面的能力；
[0117]本发明的第六方面是允许通过设计与两个或更多的激光器面输出波长距离差调整马赫-曾德尔调制器中的两个臂路径的一个，导致熟知的引入所述臂之间的差分的相移以产生调制器(为调制采用的量子限定的斯塔克谱线磁裂效应)中的负频率啁啾的优势。两个马赫-曾德尔调制器臂与两个或更多激光器面的初始分割启动控制的啁啾，而相干调制技术需要的相位控制容易地在这些结构中被采用。
[0118]本发明的第七方面是比起现有技术的MZM (使用输入分割器)而言大大减小的MZM调制器的长度并且消除与使用输入分割器相关联的弯曲损失。本发明通过几乎消除由材料、波导和过分割器弯曲导致的传统MZM中的波长长度的第三个来进一步减少调制器光学损失。因而本发明导致显著减少的整体调制器损失、更好的消光比和信号噪声比以及高的发射器输出功率。
[0119]调制器可以与U激光器一起使用，如下文公开的，或者具有任何其它本领域已知的激光器，其可以存在到现有的调制器发明输入的两个光学发射输出或面。
[0120]尽管全文所写的本发明的说明使本领域一般技术人员能制作并使用现在被认为是其最好的模式，本领域技术人员将理解并认为此处的具体实施例、方法和示例的变化、结合和等同物的存在。本发明因此不应该被上文描述的实施例、方法和示例所局限，但应该被本发明的范围和精神内的所有的实施例和方法所局限。
【主权项】
1.一种单片集成的激光器，包括: 集成的双光学发射端口激光器，具有第一光学发射端口和第二光学发射端口，其中所述集成的双光学发射端口激光器的所述第一光学发射端口和所述第二光学发射端口二者与调制器或者其它光学设备进行光学通信。2.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器包括内部光弯曲段。3.根据权利要求2所述的激光器，其中所述内部光弯曲段是以U形或相似的形状的形式的弯曲的波导，以导致大约180度的弯曲。4.根据权利要求2所述的激光器，其中所述光弯曲段是一组全内反射TIR镜，该组全内反射TIR镜与水平定向的波导和垂直定向的波导结合以产生大约180度的弯曲的结果。5.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器还包括至少一个激光器增益段。6.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器还包括两个或更多个激光器增益段。7.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器的所述第一光学发射端口和所述第二光学发射端口在与具有大约平衡的光学功率输出的设备进行通信时比单输出激光器更充分地利用产生的光学发射。8.根据权利要求1所述的激光器，其中所述调制器或者其它光学设备在输入处不包括多模式干涉功率分割器/耦合器或其它分割器/合成器，并且直接将其输入发送到激光器的两个发射输出端口或者经过介于两个激光器发射输出端口与双调制器输入端口之间的其它光学设备将其输入发送到激光器的两个发射输出端口。9.根据权利要求1所述的激光器，其中所述调制器具有两个臂路径，而到具有所述第一光学发射和所述第二光学发射的所述集成的双光学发射端口激光器的波长距离差导致在所述两个臂之间引入差分相移的优点。10.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器用可调节反射镜来调节，而两个反射镜的反射特性在调制器输出的输出部处是可测量的。11.根据权利要求1所述的激光器，其中弯曲的波导被用于使光学发射面处的反射最小化，并且减小对光学发射输出部处的防反射涂层的需要。12.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器是可调节谐振环形激光器。13.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双光学发射端口激光器是Y激光器。14.根据权利要求1所述的激光器，其中所述集成的双发射激光器是两个振幅和相位锁定的可调节激光器。15.一种单片集成的激光器，包括: 集成的双光学发射端口激光器，具有第一光学发射端口和第二光学发射端口，其中所述集成的双光学发射端口激光器的所述第一光学发射端口与第一调制器进行光学通信，所述第一调制器与第一输出部进行通信，而所述集成的双光学发射端口激光器的所述第二光学发射端口与第二调制器进行光学通信，所述第二调制器与第二输出部进行通信。16.一种单片的集成的调制器，包括: 两个或更多输入端口，与具有一个或多个激光器输出端口的激光器进行通信。17.根据权利要求1所述的激光器，其中所述激光器包括具有第一光学发射端口和第二光学发射端口的集成的双光学发射端口激光器。18.—种相干发射器，包括: 第一调制器和第二调制器，其中所述第一调制器和所述第二调制器中的每个与具有第一光学发射端口和第二光学发射端口的集成的双光学发射端口激光器进行通信。19.一种单片的集成的光学发射器，包括: 调制器，包括与具有第一光学发射端口和第二光学发射端口的集成的双光学发射端口激光器进行通信的多个端口调制器。20.根据权利要求19所述的单片的集成的光学发射器，其中所述多个端口调制器之一是相干的嵌入调制器。21.根据权利要求19所述的光学发射器，被配置为产生QPSK调制的光学调制信号。22.根据权利要求19所述的光学发射器，被配置为产生双偏振QPSK光学调制信号。23.根据权利要求19所述的光学发射器，被配置为产生更高阶的相干双偏振或单偏振光学调制信号。24.一种单片的集成的光学发射器，包括: 单片集成的激光器、调制器和位于单晶衬底上的支持监测和控制的元件，其中单晶衬底包括选自由下列材料构成的组的材料:InP、InGaAsP、InGaP、GaAs、InGaAs和Si。25.—种光学发射器，包括: 在集成的平台中的激光器、调制器和支持监测和控制的元件的混合集成，所述集成的平台包括选自由下列材料构成的组的材料:InP、InGaAsP、InGaP、GaAs、InGaAs、S1、SiN4和Si02o
【专利摘要】根据本发明，提供一种单片集成激光器(102)，此处也被称为U激光器(102)或者集成的双光学发射激光器(102)，具有第一光学发射(104)和第二光学发射(106)，其中单片集成激光器(102)的第一光学发射(104)和第二光学发射(106)二者与调制器(108)或者其它光学设备进行光学通信。集成的双发射激光器(102)可以形成为具有多种配置的光弯曲部分(134)，包括以U形的形式的波导，或者全内反射(TIR)镜、弯曲的波导和自由空间蚀刻的间隙镜。集成的双发射激光器(102)也可以具有两个激光器增益段(130)(148)，在激光器(102)的每个臂上以控制增益。
【IPC分类】H01S3/02, H04B10/50
【公开号】CN105409070
【申请号】CN201480011073
【发明人】D·J·布鲁门萨尔
【申请人】Oe解决方案美国股份有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年1月2日
【公告号】EP2941802A1, US20150333475, WO2014107537A1