具有完整c波段可调谐性和窄线宽的激光器的制造方法

文档序号:9794291
具有完整c波段可调谐性和窄线宽的激光器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案交叉申请
[0002] 本发明要求2013年5月21日由化ngmin化en等人递交的且标题为"用于实现完整C 波段可调谐性和窄线宽激光器的方法和设备"的第61/825,590号美国临时专利申请案的在 先申请优先权,该在先申请的内容W引入的方式并入本文本中。
[0003] 关于由联邦政府赞助研究或开发的声明
[0004] 不适用
[0005] 参考缩微胶片附录
[0006] 不适用
技术领域
[0007] 无
【背景技术】
[000引无源光网络(passive optical network,P0N)是一种用于在"最后一英里"上提供 网络接入的系统。PON是由在中屯、局(CO)处的光线路终端(optical line terminal,0LT)、 光分配网络(optical distribution network,ODN)和在用户驻地处的多个光网络单元 (optical network units,0NU)组成的一点到多点网络。PON也可W包括位于OLT与ONU之间 的远程节点(remote node,RN),例如,在多个用户驻留的道路的末端。
[0009] 近年来,时分多路复用(time-division multiplexing,TDM)P0N,例如,千兆比特 P0N(Gigabit P0N,GP0N)和W太网PON化thernet P0N,EP0N),已经在世界范围部署用于多 媒体应用。在TDM PON中,总容量是使用时分多址(time division multiple access,TDMA) 方案在多个用户当中共享的,因此用于每个用户的平均带宽可能限制在低于每秒100兆位 (megabits per seconcUMbps)。
[0010] 波分多路复用(Wavelength-division multiplexing,WDM)P0N被视作用于未来宽 带接入服务的非常有前景的解决方案。WDM PON可W提供具有高达每秒10千兆位(gigabits per second,Gbps)的专用带宽的高速链路。在WDM PON中,每个ONU由专用波长信道服务W 与中屯、局或化T通信。
[0011] 一种类型的WDM是致密WDM(dense WDM,DWDM) dDWDM可沿着单根光纤组合在各种波 长下的多个光学信号。DWDM PON可提供附加带宽,但是也可能需要使用可调谐激光器,其可 W指可经调谐W发出特定波长下的激光束的激光器。那些特定波长可W在C波段中,其可W 指在1,528纳米(皿巧Ijl ,565皿范围内的波长。因此希望W高性能方式设计此类可调谐激光 器。

【发明内容】

[0012] 在一个实施例中,本发明包含一种激光器,所述激光器包括:前部镜子(front mirror, FM);增益区段,其禪合到FM;相位区段,其禪合到增益区段使得所述增益区段放置 在相位区段与FM之间;W及背部镜子(back mirror,BM),其包括干设仪并且禪合到相位区 段使得所述相位区段放置在BM与增益区段之间。
[001引在另一实施例中,本发明包含一种激光器,所述激光器包括FM和BM,BM间接禪合到 FM并且用于将第一光分成第二光和第=光、反射第二光W形成第二反射光、反射第=光W 形成第=反射光,并且使得第二反射光和第=反射光发生干设和组合W形成组合光W使BM 的反射率峰值光谱宽度变窄并且允许激光器发出所选定波长下的激光束。
[0014] 在又一实施例中,本发明包含一种方法,所述方法包括将第一光分成第二光和第 =光、反射第二光W形成第二反射光、反射第=光W形成第=反射光,并且使得第二反射光 和第=反射光发生干设和组合W形成组合光W使反射率峰值光谱宽度变窄。
[0015] 从结合附图W及权利要求书进行的W下详细描述中将更清楚地理解运些W及其 它特征。
【附图说明】
[0016] 为了更透彻地理解本发明,现参阅结合附图和【具体实施方式】而描述的W下简要说 明,其中的相同参考标号表示相同部分。
[0017] 图1是可调谐取样光栅分布式布拉格反射器(sampled grating distributed Bragg ref lector,SGDBR)激光器的示意图。
[0018] 图2是图I中的激光器的波长相较于反射率的曲线。
[0019] 图3是图1中的激光器的无源区段有效长度相较于线宽和自由光谱范围(free spectral ran邑e,FSR)的曲线。
[0020] 图4是示出图1的激光器的超级模式的曲线。
[0021] 图5是示出图1的激光器的邻近模式的曲线。
[0022] 图6是示出图1的激光器的侧面模式抑制比率(side-suppression ratio,SMSR)的 曲线。
[0023] 图7是根据本发明的实施例的激光器的示意图。
[0024] 图8是说明图7中的梳状反射器(comb reflector,CR)的参数的图。
[0025] 图9是用于图7中的BM和CR的建模反射率光谱的曲线。
[0026] 图10是图9的曲线中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线。
[0027] 图11是对应于图10中的曲线的光相位的曲线。
[0028] 图12是图9的曲线中所示的反射率光谱的最左边最大值的曲线。
[0029] 图13是对应于图12中的曲线的光相位的曲线。
[0030] 图14是图9的曲线中所示的反射率光谱的最右边最大值的曲线。
[0031] 图15是对应于图14中的曲线的光相位的曲线。
[0032] 图16是用于图7中的忍片的建模反射率光谱的曲线。
[0033] 图17是比较用于常规的SGD服和图7中的忍片的建模反射率光谱的曲线。
[0034] 图18是图17的曲线中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线。
[0035] 图19是说明根据本发明的实施例的使反射率峰值光谱宽度变窄的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036] 首先应理解,尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案,但所公开的系 统和/或方法可使用任何数目的技术来实施,无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决 不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术,包括本文所说明并描述的示例性设 计和实施方案,而是可在所附权利要求书的范围W及其等效物的完整范围内修改。
[0037] 由于它们的起始,单片集成式可调谐激光源(monolithical ly-integrated tunable laser sources,MI-化S)已经广泛用于光通信。单片集成可W意味着装置的所有 光学组件集成到单个衬底上。一般而言,MI-化S可通过增益区段和无源区段的对接接合在 憐化铜(indium phos地ide,InP)衬底上制造。在此背景下,对接接合可W指使增益区段增 长、蚀刻掉增益区段的一部分W及在蚀刻掉的部分中使无源区段增长。增益区段可具有在 目标产生激光波长处的较低带隙并且通过电流注入提供增益。腔镜可W在无源区段中制造 并且提供波长调谐。
[003引为了提供完整C波段可调谐性,意味着将波长从至少l,528nm调谐到l,565nm的能 力,可W使用具有梳状反射光谱的两个或两个W上镜的游标效应。游标效应是用于扩展含 有具有不同光栅周期的两个反射器的广泛可调谐的激光器的调谐范围的众所周知的技术, 引起在反射光谱中的略微不同的峰值间隔。游标效应可用于减少单个镜的所需波长调谐范 围。梳状反射光谱可W指反射或反射率、包括一系列离散的等间距的最大值的光谱,其可W 在幅值上改变或不改变。具有梳状反射光谱的镜可被称为梳状反射器(CR)。波长调谐通常 是通过电流注入或溫度调整实现的。
[0039] 图1是可调谐取样光栅分布式布拉格反射器(sampled grating distributed Bragg ref lector,SGDBR)激光器100的示意图。激光器100可能与提供于Vi jay sekhar Jayaraman等人的"具有取样光栅的扩展调谐范围半导体激光器的理论、设计和性能",1993 年6月IE邸量子电子学期刊第29卷第6号中的激光器相同。激光器100可W包括FM 110、增益 区段120、相位或无源区段130W及BM HOdFM 110和BM 140可W都是具有梳状反射光谱但 是不同梳状间隔的取样光栅。光栅可W指具有将光分割且衍射成在不同方向上行进的不同 光束的周期性结构的光学组件。取样光栅可W指其中光栅元件W周期性方式移除的光栅。 激光器100的组件可W界定腔室。增益区段120可W生成光,并且特定波长可W在所述腔室 内振荡而其它波长可能被抑制。最终,激光器100可W从激光器100的左侧沿着页面的平面 发出激光束。
[0040] 图2是图1中的激光器100的波长相较于反射率的曲线200。如图所示,X轴表示W纳 米(nm)为单位的波长,并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。FM 110的反射率由虚线 表示,BM 140的反射率由实线表示,并且两个反射率的乘积由虚线表示。激光器100的腔镜 损耗等于该乘积。FM 110反射率光谱可W包括通过等于A Afm的量等间隔分开的最大值,并 且BM 140反射率光谱可W包括通过等于A Abm的量等间隔分开的最大值。A Afm和A Abm可W 分别指FM 110和BM 140的梳状间隔。如可见,最大值形成看起来像普通发梳的图案。乘积的 最大值或FM 110反射率和BM140反射率的最大值对齐处可能是激光束可W离开激光器100 之处。激光器100的调谐范围A At可
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