一种基于耦合器的硅基异质集成可调谐激光器的制造方法_2

文档序号:10212635阅读:来源:国知局
转换器可W实现在焊接或键合过程中更大的容差,从而提高 成品率;采用的无源SOI环形谐振腔既可W采用电调谐,也可W采用热调谐,运在调谐中具 有很大的自由度;在作为可调谐半导体激光器应用时,由于整个忍片是在SOI材料上实现, 运个和产业界半导体工艺是兼容的,运对于产业化W及实际应用中具有很大潜力。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型第一个实施例结构示意图。
[0018] 图2为普通V2相位禪合单环和31相位禪合单环的中起滤波作用的无源环形谐振腔 透射率的对比图。
[0019] 图3为不同禪合系数下含有π相位禪合器的单环半导体激光器的阔值增益差和边 模抑制比的示意图。
[0020] 图4为第二个实施例中各个模式激射的增益阔值的示意图。
[0021] 图5为第一个实施例半导体激光器数字式调谐工作的示意图。
[0022] 图6为本实用新型第二个实施例结构示意图。
[0023] 图7为本实用新型第Ξ个实施例结构示意图。
[0024] 图8为上述第Ξ个实施例串联双环W及第二个实施例并联双环中起滤波作用的无 源环形谐振腔透射率的对比图。
[0025] 图9为本实用新型π相位禪合器第一种结构示意图。
[0026] 图10为本实用新型π相位禪合器第二种结构示意图。
[0027] 图11为图9Ξ根波导的π相位禪合器输出功率随着从输入光相位差的变化曲线图。
[0028] 图12为图9Ξ根波导的π相位禪合器的直通禪合系数W及输出波导相位差随着禪 合器长度的变化曲线。
[0029] 图13为图9Ξ根波导的π相位禪合器的直通禪合系数W及输出波导相位差随着禪 合器波导之间间隔的变化曲线。
[0030] 图14为V2相位禪合器结构示意图。
[0031] 图中:1、内部带有增益区的有源谐振腔,12、第二反射镜,2、无源选模腔,21、第二 调谐区,22、第一反射镜,23、模斑转换器,24、传输波导,3、π相位禪合器,4、无源环形谐振 腔,41、第一调谐区,5、π/2相位禪合器,
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0033] 如图1所示,为本实用新型的第一个实施例,包括内部带有增益区的有源谐振腔1, 无源选模腔2;无源选模腔2内的模斑转换器23的一端与内部带有增益区的有源谐振腔1连 接;无源选模腔2,包括传输波导24,31相位禪合器3和无源环形谐振腔4;π相位禪合器3有四 个端口,第一端口31经第二调谐区21与第一反射镜22连接,第二端口32经传输波导24与模 斑转换器23的另一端连接;第Ξ端口 33第四端口 34分别与无源环形谐振腔4连接,无源环形 谐振腔4内有第一调谐区41;第一调谐区41的光程占无源环形谐振腔4的总光程的比例和第 二调谐区21的光程占内部带有增益区的有源谐振腔1和无源选模腔2内的传输波导24的总 光程的比例相等。
[0034] 如图6所示,为本实用新型的第二个实施例,包括内部带有增益区的有源谐振腔1, 无源选模腔2;无源选模腔2内的模斑转换器23的一端与内部带有增益区的有源谐振腔1连 接;无源选模腔2,包括传输波导24,31相位禪合器3,V2相位禪合器5和两个无源环形谐振腔 4; V2相位禪合器5有四个端口,第一端口51经第二调谐区21与第一反射镜22连接,第二端 口 52经传输波导24与模斑转换器23的另一端连接;第Ξ端口 53第四端口 54分别与第一无源 环形谐振腔4连接,第一无源环形谐振腔4内有第一调谐区41 相位禪合器3有四个端口,第 一端口31和第二端口 32分别与第一无源环形谐振腔4连接,第Ξ端口33第四端口34分别与 第二无源环形谐振腔4连接,第二无源环形谐振腔4内有第一调谐区41;两个第一调谐区41 的光程占各自无源环形谐振腔4的总光程的比例和第二调谐区21的光程占内部带有增益区 的有源谐振腔1和无源选模腔2内的传输波导24的总光程的比例相等。
[0035] 如图7所示,为本实用新型的第Ξ个实施例,包括内部带有增益区的有源谐振腔1, 无源选模腔2;无源选模腔2内的模斑转换器23的一端与内部带有增益区的有源谐振腔1连 接;无源选模腔2,包括传输波导24,两个31相禪合器3和两个无源环形谐振腔4;两个31相禪合 器3均有四个端口,第一31相禪合器3的第一端口31经第二调谐区21与第一反射镜22连接,第 二端口 32经传输波导24与第二31相禪合器3的第一端口 31连接,第Ξ端口 33第四端口 34分别 与第一无源环形谐振腔4连接,第一无源环形谐振腔4内有第一调谐区41;第二31相禪合器3 的第二端口 32经传输波导24与模斑转换器23的另一端连接;第Ξ端口 33第四端口 34分别与 第二无源环形谐振腔4连接,第二无源环形谐振腔4内有第一调谐区41;两个第一调谐区41 的光程占各自无源环形谐振腔4的总光程的比例和第二调谐区21的光程占内部带有增益区 的有源谐振腔1和无源选模腔2内的传输波导24的总光程的比例相等。
[0036] W上Ξ种基于禪合器的娃基异质集成可调谐激光器,所述内部带有增益区的有源 谐振腔1是环形谐振腔或法布里-巧罗谐振腔,是基于有源量子阱材料,输出ΤΕ模,通过倒装 焊接或键合将增益忍片异质集成到基于SOI材料的无源选模腔2上;所述第一调谐区和第二 调谐区通过各自电极正向注入电流或施加反向电压实现电调谐,或通过锻上儀铭合金并注 入正向电流来实现热调谐;所述η相位禪合器3,由Ξ根由等间距排列的波导构成,或多模干 设禪合器来实现。
[0037] 所述模斑转换器23,采用渐变波导宽度的模形波导结构,能实现有源量子阱波导 和无源SOI波导的模斑匹配。
[0038] 下面根据附图和实施例对本实用新型作详细说明如下:
[0039] 如图1所示,是本实用新型基于半波禪合器的娃基异质集成可调谐激光器的第一 个实施例。所述η相位禪合器3是带有损耗的,损耗和第一端口 31和第Ξ端口 33的输入光强 及相位相关。在无源环形谐振腔4的谐振波长上,从第一端口 31进入的光和第Ξ端口 33入射 的光在第二端口32相干加强,禪合器的损耗由于相干作用而抵消,使得谐振波长的光能够 W较低损耗从第一端口 31通过到第二端口 32。无源环形谐振腔4和31相位禪合器3共同对内 部带有增益区的有源谐振腔1中的多个纵模产生选择性,使得激光器在无源环形谐振腔4的 谐振波长或其附近单模激射。
[0040] 在运里,无源环形谐振腔4和π相位禪合器3共同起到了一个激光腔内滤波器的作 用,其滤波作用W第一端口 31到第二端口32的透射系数t来描述。并且,由于该结构的对称 性,第一端口 31到第二端口 32与第二端口 32到第一端口 31的透射系数是相同的:
[0041]
(1)
[0042] 其中,C表示从第一端口 31到第二端口 32的禪合系数,C'表示从第一端口 31到第四 端口 34的禪合系数
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