具有弱的光反馈的无冷却直接调制DFB激光器的制作方法

本发明涉及具有弱的光反馈的分布式反馈(dfb)激光器，也称为dfb加反射(dfb+r)激光器。

背景技术：

1、激光器在若干应用中是有用的。例如，激光器可以用于光通信中以跨光纤网络传输数字数据。激光器可以通过调制信号例如电子数字信号来调制，以产生在光纤线缆上传输的光信号。光敏装置(例如，光电二极管)用于将光信号转换成通过光纤网络传输的电子数字信号。这样的光纤网络使得现代计算装置能够以高速度和长距离进行通信。

2、在各种行业中，每通道的数据传输的比特率已超过100千兆比特每秒(gb/s)，从而将超过60千兆赫(ghz)带宽(bw)的发射器性能确立为100gb/s非归-零(nrz)格式的行业目标。尽管一些电吸收调制器已经表现出接近60ghz bw的能力，但是诸如直接调制dfb激光器的直接调制激光器(dml)的bw在大约30ghz处已经滞后。

3、图1示出了具有无源区段12和dfb区段14的现有技术dfb激光器10。dfb激光器10可以称为无源反馈激光器(pfl)10。dfb区段14包括蚀刻到多量子阱(mqw)增益层18中的dfb光栅16。高反射(hr)镜20(例如，具有95％的反射率)形成在无源区段12的后端面上。抗反射(ar)涂层22形成在dfb区段14的前端面上。

4、由hr镜20和dfb光栅16的位于dfb区段14的后部处的一部分在无源区段12中形成标准具24。dfb光栅16具有大约500cm-1的强卡帕(kappa)。除非使用强卡帕，否则来自hr镜20的强反射会降低边模式抑制比(smsr)。

5、具有hr镜20和具有强卡帕的dfb光栅16的dfb激光器10的构造激发外腔模式，该外腔模式可以谐振地放大dfb模式的调制边带(例如，光子-光子谐振(ppr)效应)，导致在1310nm处的37ghz调制bw。dfb激光器10中的速度改进主要是由于ppr效应，并且载流子-光子谐振频率(fr)相对低，例如12ghz。即使当hr镜20产生强反馈时，dfb光栅16的强卡帕也使dfb模式稳定。

6、dfb光栅16被直接蚀刻到mqw层18中，这可能降低增益特性和可靠性。mqw层18可以包括ingaasp；由于al氧化，因此ingaalas不能用于mqw层18中。dfb激光器10中的dfb光栅16的强卡帕还减小或消除dfb激光器10中的失谐负载效应。特别地，强卡帕减少了反射光对有源区段14的阈值增益的影响。

7、图2示出了图1中的dfb激光器(10)的标准具(24)的反射曲线26。由于hr镜(20)，反射曲线26基本上是平坦的。特别地，标准具(24)作为全通滤波器或gires-tournois(gt)干涉仪工作，其通常根据波长来修改色散，但通常不根据波长来修改反射。由于由hr镜(20)引起的反射曲线的平坦性，没有足够的可以与激射模式对准的滤波器边缘来提供显著的失谐负载效应，从而基本上消除了dfb激光器10中的失谐负载效应。

8、在脉冲幅度调制4电平(pam4)传输中，多电平信号调制传输光信号，其中四个幅度电平中的每个电平表示2比特的逻辑信息(例如，00、01、11、10)。为了支持100gb pam4传输，dfb激光器的谐振频率(fr)需要大于约25ghz(70c)。然而，常规的dfb激光器无法满足该要求。

9、本公开内容的主题旨在克服或至少减少上面阐述的一个或更多个问题的影响。

技术实现思路

1、本文中所公开的一种分布式反馈加反射(dfb+r)激光器包括分布式反馈(dfb)和无源区段。dfb区段具有在60微米至150微米之间的第一长度并且具有高反射(hr)元件。无源区段耦合至dfb区段。无源区段具有在30微米至80微米之间的第二长度并且相对于dfb区段具有低反射(lr)元件。dfb+r激光器被直接调制并且被配置成无冷却地操作。dfb区段的一部分、无源区段和lr元件形成标准具，该标准具具有带有周期性峰和谷的反射曲线，并且dfb区段被配置成在激射模式下操作，该激射模式与标准具的反射曲线的周期性峰中的一个周期性峰的长波长边缘对准。

2、本文中所公开的一种方法包括：以无冷却操作直接调制分布式反馈加反射(dfb+r)激光器；在dfb+r激光器的分布式反馈(dfb)区段中生成激光，该dfb区段具有在60微米至150微米之间的第一长度并且具有高反射(hr)元件；将来自dfb区段的激光耦合至无源区段，该无源区段具有在30微米至80微米之间的第二长度并且具有低反射(lr)元件；使激光在由dfb区段的一部分、无源区段和lr元件形成的标准具中谐振，标准具具有带有周期性峰和谷的反射曲线；以及在激射模式下操作dfb区段，该激射模式与标准具的反射曲线的周期性峰中的一个周期性峰的长波长边缘对准。

3、前述概述并非旨在概述本公开内容的每个潜在实施方式或每一个方面。

技术特征：

1.一种分布式反馈加反射dfb+r激光器，包括：

2.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述lr元件包括：

3.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述lr元件包括形成在所述无源区段中的lr分布式布拉格反射器dbr。

4.根据权利要求3所述的dfb+r激光器，其中，所述lr dbr的长度为12微米；并且所述lrdbr的卡帕为至少180cm-1。

5.根据权利要求4所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb+r激光器还包括形成在所述无源区段的输出端面上的抗反射涂层。

6.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述hr元件包括：

7.根据权利要求6所述的dfb+r激光器，其中，所述hr dbr镜的长度为15微米；并且其中，所述hr dbr镜的卡帕在500cm-1至1500cm-1之间。

8.根据权利要求6所述的dfb+r激光器，其中，所述hr dbr镜形成在所述dfb区段的多量子阱mqw层中。

9.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，还包括调制触点，所述调制触点耦合至所述dfb区段并且被配置成向所述dfb区段提供调制信号以对所述dfb区段进行调制，其中，所述dfb区段的调制被配置成调制所述dfb+r激光器的腔损耗并且被配置成增加所述dfb+r激光器的载流子-光子谐振频率fr。

10.根据权利要求9所述的dfb+r激光器，其中，所述载流子-光子谐振频率fr为至少40ghz。

11.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，还包括耦合至所述无源区段并且被配置成向所述无源区段提供偏置信号的偏置触点。

12.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb区段包括具有分布式反馈dfb光栅的有源区段；并且其中：

13.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb+r激光器的总的腔长度为至少150微米；并且其中，所述dfb+r激光器的前端具有蚀刻在其中的凹部，所述凹部具有从所述前端偏移的前端面，所述前端面具有抗反射涂层。

14.根据权利要求13所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb区段包括具有分布式反馈dfb光栅的有源区段；并且其中：

15.根据权利要求1所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb+r激光器的总的腔长度为至少150微米；并且其中，所述dfb+r激光器的后端具有蚀刻在其中的凹部，所述凹部具有从所述后端偏移的后端面。

16.根据权利要求15所述的dfb+r激光器，其中，所述dfb区段包括具有分布反馈dfb光栅的有源区段；并且其中，所述dfb区段的hr元件包括：

17.一种方法，包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，使所述激光在所述标准具中谐振包括：

19.根据权利要求17所述的方法，其中，利用所述hr元件反射所述激光包括：

20.根据权利要求17所述的方法，其中，以无冷却操作直接调制所述dfb+r激光器包括：利用调制信号来调制所述dfb区段，调制所述dfb区段被配置成调制所述激光器的腔损耗并且被配置成增加所述激光器的载流子-光子谐振频率fr。

21.根据权利要求20所述的方法，包括：将所述载流子-光子谐振频率fr增加到至少40ghz。

22.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述dfb+r激光器的分布式反馈dfb区段中生成所述激光包括：操作具有分布式反馈dfb光栅的有源区段。

23.根据权利要求17所述的方法，还包括：利用耦合至所述无源区段的偏置触点向所述无源区段提供偏置信号。

技术总结
本发明公开了具有弱的光反馈的无冷却直接调制DFB激光器。一种分布式反馈加反射(DFB+R)激光器，包括有源区段、无源区段、低反射(LR)镜和标准具。有源区段包括分布式反馈(DFB)光栅，并且被配置成在激射模式下操作。无源区段与有源区段端对端地耦合。LR镜形成在无源区段上或无源区段中。标准具包括DFB光栅的一部分、无源区段和LR镜。有源区段的激射模式与标准具的反射峰的长波长边缘对准。

技术研发人员：松井康浩,阿希什·韦马,马丁·夸克尔纳克
受保护的技术使用者：II-VI特拉华有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8