一种基于准二维光栅的混合模式激光器、阵列及制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及光电技术领域，尤其设及一种激光器制作方法、激光器及激光器阵列。
【背景技术】
[0002] 随着互联网的发展，网络容量的需求爆炸式增长。光纤通信技术是整个网络的物 理基础。为了有效增加带宽，光纤模分复用技术被广泛的关注并应用在实际的网络系统中。 另一方面，光子集成技术是将多个分立的光电忍片集成在单个忍片上，是目前公认的提升 光通讯容量的必然的技术趋势。
[0003] 近年来，为了有效增加光子集成忍片的信息容量，模分复用也被广泛的研究和关 注，并被认为是增加光子集成忍片通讯容量的重要手段之一。模分复用也往往和目前成熟 并广泛使用的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)技术结合在一起，是未 来大幅度提高光通讯容量的有效方法。比如2014年1月Lian-Wee Luo等人在《自然-通讯》发 表了 WDM兼容的模分复用忍片。该忍片利用微环实现光的模分复用，实现了 3种模式(TE0, TEl和TE2)的同时传输，为片上超高带宽通讯提供了一种方案。
[0004] 在现有技术中，对于一个基于模分复用的光子集成忍片，需要多种具有处理多模 式功能的光子元件。比如基于微环的模式禪合器、基于长周期光栅的模式变换器等等。目前 该类忍片的构架为:分布式反馈(Dis化ibuted Fee化ack，DFB)半导体激光器发射基模光， 输出的光分成多路并利用模式变换器将光变换成不同的模式，再进行信号的调制、模式复 用、传送等后续的处理。但是运种构架具有元件数量比较多，制造精度要求高，比如基于微 环的模式变换器往往都需要配置热调谐才能使谐振波长调谐到工作波长，不同元件之间连 接处都需要进行光禪合，光禪合时会带来光的损耗，导致所述基于模分复用的光子集成忍 片光源的光禪合损耗大。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例提供一种激光器制作方法，用W解决现有技术中的模分复用光子集 成忍片的光源制造成本高光禪合损耗大的问题。
[0006] 本申请实施例还提供一种分布式反馈半导体激光器，用W解决现有技术中的模分 复用光子集成忍片的光源光禪合损耗大的问题。
[0007] 本申请实施例还提供一种分布式反馈半导体激光器阵列，用W解决现有技术中的 模分复用光子集成忍片的光源光禪合损耗大的问题。
[000引本申请实施例采用下述技术方案：
[0009] -种激光器的制造方法，包括：
[0010] 制作用于构成激光器混合模式谐振腔的光栅;其中所述光栅用于实现激光器谐振 腔中相同波长的激光W两种W上的模式共同发射;所述光栅包含相移结构；
[0011] 通过后续工艺，制备激光器;所述后续工艺包括刻蚀工艺和沉积金属工艺。
[0012] -种分布式反馈半导体激光器，包括：
[0013] 所述激光器是根据权利要求1~8任一方法获得的。
[0014] -种分布式反馈半导体激光器阵列，包括：
[0015] 所述激光器阵列中的每个激光器是根据权利要求1~8任一方法获得的；
[0016] 所述激光器阵列中的每个激光器的激射光波长不同；所述每个激光器的激射光波 长是通过改变每个激光器的取样结构来改变的。
[0017] 本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到W下有益效果：
[0018] 相对于现有技术中模分复用光子集成忍片需要多种具有处理多模式功能的光子 元件，造成的光源光禪合损耗大的问题，本申请实施例提供的激光器制作方法，通过制作包 含等效相移结构的准二维光栅结构的混合模式谐振腔，实现了激光器谐振腔中相同波长的 激光W两种W上的模式共同发射，无需额外的处理多模式功能的光子元件，从而减少了光 子集成忍片光源的光禪合损耗。
【附图说明】
[0019] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0020] 图1为本申请实施例提供的(a)倾斜光栅模式变换器和(b)交错光栅模式变换器的 具体结构示意图；
[0021] 图2为本申请实施例提供的模式变换过程中的相位匹配过程示意图；
[0022] 图3为本申请实施例提供的(a)倾斜光栅结构的混合模式谐振腔和(b)交错光栅结 构的混合模式谐振腔的具体结构示意图；
[0023] 图4为本申请实施例提供的(a)等效倾斜光栅模式变换器和(b)等效交错光栅模式 变换器的具体结构示意图；
[0024] 图5为本申请实施例提供的(a)等效倾斜光栅结构的混合模式谐振腔和(b)等效交 错光栅结构的混合模式谐振腔的具体结构示意图；
[0025] 图6为本申请实施例提供的一种取样结构光栅的制作过程示意图；
[0026] 图7为本申请实施例提供的一种等效相移光栅结构示意图；
[0027] 图8为本申请实施例提供的通过计算得到的等效交错光栅的0阶模和1阶模式的反 射谱和透射谱示意图；
[0028] 图9为本申请实施例1提供的一种分布式反馈半导体激光器的制造方法的实现流 程示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及 相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030] W下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0031] 实施例1
[0032] 为解决现有技术中模分复用光子集成忍片的光源光禪合损耗大的问题，本申请实 施例I提供一种分布式反馈半导体激光器的制造方法。
[0033] 该方法的实现流程示意图如图9所示，包括下述步骤：
[0034] 步骤11:制作用于构成激光器混合模式谐振腔的光栅；
[0035] 本申请实施例中，所述混合模式谐振腔指可W同时传播两种W上模式的谐振腔。 在实际应用中，可W利用基于光栅的模式变换器来实现所述混合模式谐振腔中不同模式的 变换。所述分布式反馈半导体激光器的制作材料包括但不限于下述至少一种:憐化铜材料、 娃材料。
[0036] 所述基于光栅的模式变换器主要有两种:基于倾斜光栅结构的模式变换器和基于 交错光栅结构的模式变换器。所述倾斜光栅结构如图1(a)所示，所述交错光栅结构如图1 (b)所示。为了便于描述，在运里，我们将所述倾斜光栅结构和所述交错光栅结构统称为光 栅结构。
[0037] W在多模结构的光栅中传播0阶模和1阶模为例，模式转变的相位匹配过程如图2 所示。
[0038] 当0阶模的传播常数齡、1阶模的传播常数01和光栅周期A (沿腔方向的周期分量） 满足如下等式时：
[0039] 阶+01 = 2Ji/A (1)
掛
[0041] 光栅中的模式就会发生变换，其中neffo表示0阶模的有效折射率，neffi表示1阶模的 有效折射率。
[0042] 光栅的周期A和波长A的关系可W用公式(3)表示：
(3)
[0044] 两个模式的禪合强度K的计算方法为已是比较成熟的相关技术，本说明书中对此 不再进一步寶述。
[0045] 比如0-1模式的禪合强度可W表示为：
(句
[0047]其中，W(X)O和W(X)I分别是0阶模和1阶模的横向电场分布函数，A E(X)是横向的 介电常数分布。
[004引本申请实施例中，基于上述可W带来模式变换的光栅结构，可W制作激光器的混 合模式谐振腔。具体方法为，在所述光栅结构中插入相移结构，便可W形成混合模式谐振 腔，所述混合模式谐振腔可W实现光传播的同