專利名稱：利用有效排除選擇的高產(chǎn)出率dfb激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用采用閾值電流標(biāo)準(zhǔn)的有效排除選擇的高產(chǎn)出率(yield)DFB激光器。
本發(fā)明的背景在纖維光學(xué)的許多應(yīng)用中，人們需要良好的光源。所希望的特性是高的輸出功率、良好的光譜特性(窄的帶寬)、高的功率效率、合理的激勵(lì)條件、高產(chǎn)出率和簡單的測試等。一種在很大程度上滿足這些要求的通常被采用的激光器類型是DFB激光器。傳統(tǒng)地，人們采用在兩個(gè)反射鏡上具有AR涂層(減反射的涂層)的1/4波長位移的DFB激光器。作為對(duì)AR涂層的補(bǔ)充或替代，有時(shí)采用所謂窗結(jié)構(gòu)。窗結(jié)構(gòu)是減小例如激光器反射率的一種裝置。通過將激光器波導(dǎo)終結(jié)于距基片(chip)小端面一段距離(例如15微米)，窗結(jié)構(gòu)便可以簡單地實(shí)現(xiàn)。于是光將在波導(dǎo)終結(jié)處和基片小端面之間的體材料中自由地傳播。光束將在此發(fā)散而且在基片小端面被反射的反射光束將繼續(xù)發(fā)散。因此同波導(dǎo)在基片小端面終結(jié)的情況相比，被耦合回到激光器波導(dǎo)的反射將基本上被抑制。1/4波長位移DFB激光器裝備有在激光器腔長中點(diǎn)處的一個(gè)90度的相移。這種激光器類型原則上將提供100％的單模(SM)產(chǎn)出率。SM產(chǎn)出率表示所制造的滿足某光譜純度要求的激光器的百分率。通常運(yùn)一要求在增益余量(gain margin)特性中被表示出來，增益余量是在發(fā)射激光的模和下一個(gè)模(在其它的模當(dāng)中與發(fā)射激光的模最為靠近的)之間在凈增益上的距離。但是，這種激光器類型將在正向獲取一半的功率而在反向獲取另一半功率，即它將無法提供任何功率的不對(duì)稱性。這意味著這些激光器經(jīng)常提供很少的有用輸出功率。而且這種激光器類型還給出相對(duì)高的閾值電流。為了改善這些缺點(diǎn)人們經(jīng)常使后反射鏡不涂層，使其具有典型地處在30％數(shù)量級(jí)的自然反射率。這將使激光器在正向上比反向上具有更高的功率。此外，這還將帶來與傳統(tǒng)的1/4波長位移的DFB激光器相比更低的閾值電流。然而，當(dāng)后反射鏡不被涂覆時(shí)，激光器的SM產(chǎn)出率將下降。這意味著人們必須在所制造的激光器全體中選擇出好的激光器。
如上所述，閾值電流和功率不對(duì)稱性性能對(duì)1/4波長位移的激光器的許多應(yīng)用來說不是足夠好。對(duì)于具有如上所述的剪切狀態(tài)下(as-cleaved)的后反射鏡的1/4波長位移的激光器，增益余量特性不如所希望的那么好，而且通過測量光學(xué)光譜來選擇激光器的需要使測試變得比所希望的更加復(fù)雜。而且，具有足夠好的增益余量的激光器將具有在它們當(dāng)中在功率不對(duì)稱性方面的所不希望的擴(kuò)展。
發(fā)明概述如上所指出，對(duì)高輸出功率的需求經(jīng)常將要求采用具有大部分光功率來自于前放射鏡的不對(duì)稱性功率分布的激光器。實(shí)現(xiàn)它的一個(gè)好的辦法是采用具有相對(duì)高的后反射鏡的反射率的激光器，這種高的反射率通常通過留下后放射鏡使其作為被剪切的(as-cleaved)，即不帶AR涂層來獲得。但是，通過采用這種類型的激光器，人們不能接受所有制造出的激光器。由于在反射鏡處變化的相移，一些激光器工作時(shí)將不具備足夠好的光譜特性，而必須將其挑選出。這種挑選傳統(tǒng)上通過測量激光器的光學(xué)光譜來執(zhí)行。這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的測量。而且，當(dāng)采用傳統(tǒng)的激光器時(shí)，一些必須被扔掉的樣品具有全體中最低的閾值電流和最佳的功率均勻性之一，這是不希望的一種情形。
這樣應(yīng)用的激光器，其典型地具有作為剪切的(as-cleaved)后反射鏡、AR涂覆的前反射鏡以及被放置在從后反射鏡起算的激光器腔長43％處的90度相移(1/4波長)，提供良好的SM產(chǎn)出率、有利的功率不對(duì)稱性以及利用閾值電流作為選擇參數(shù)來選擇好的激光器的可能性。
附圖的簡要說明

圖1作為本發(fā)明的示意性實(shí)例來顯示本發(fā)明的想法。
圖2是具有10至170度相移的激光器的SM產(chǎn)出率曲線。
圖3是具有將閾值電流作為選擇參數(shù)的激光器的產(chǎn)出率曲線，其中考慮為相移在10至170度且相移位置在10至90％。
圖4示出了具有90度相移激光器的SM產(chǎn)出率和功率不對(duì)稱性。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明參見圖1的示意性實(shí)例，該想法可以被如此說明該激光器具有一個(gè)主要地對(duì)應(yīng)于作為剪切的(as-cleaved)小端面或作為選擇地經(jīng)HR-涂覆或例如具有大于10％反射率的輕輕地經(jīng)AR涂覆的小端面的相對(duì)高的反射率的后反射鏡。前反射鏡是經(jīng)AR涂覆的而且可或可不與窗結(jié)構(gòu)或其它反射減小裝置相結(jié)合，提供典型地小于1％的有效反射率。該激光器裝備有處于從后反射鏡起算在激光器的20％至50％的位置上的相移。此相移具有40至150度的大小。通過采用這樣的激光器，將獲得具有好的功率不對(duì)稱性和高的單模產(chǎn)出率既滿足臨界增益(gainmarginal)要求的激光器的百分率的激光器，其中將獲得僅僅通過檢查閾值電流便高度精確地從全體中選擇好的激光器的可能性。
為了更好地理解這一想法，可以考慮顯示普通相移激光器的單模產(chǎn)出率的一示意圖。激光器被優(yōu)選地配有作為剪切的(as-cleaved)后反射鏡、具有0.1％反射率的前反射鏡、neff＝3.21、30/cm的耦合系數(shù)及10/cm的臨界增益要求。對(duì)從10至170度的許多不同的相移值，單模產(chǎn)出率即滿足增益余量要求的激光器的百分率，被顯示在附圖中。該圖實(shí)際上包括17個(gè)圖的層疊，所有的圖具有范圍從0至100％的y軸。X軸表示沿著激光器從后反射鏡起以百分率計(jì)算的相移的位置。
進(jìn)一步考慮采用閾值電流作為選擇參數(shù)的產(chǎn)出率的對(duì)應(yīng)的圖。計(jì)算按如下執(zhí)行首先模擬大量具有不同反射鏡相移的激光器，然后計(jì)算這些激光器的增益余量。還要計(jì)算這些激光器的閾值電流，然后根據(jù)所計(jì)算的數(shù)據(jù)檢查哪些激光器由于差的增益余量將要被丟棄。隨后在這些激光器當(dāng)中找出最低的閾值電流。然后假定在所有的激光器當(dāng)中具有在該值之上的閾值電流的樣品將被丟棄。通過采用閾值電流作為選擇參數(shù)，這直接給出了產(chǎn)出率為100％減去所丟棄激光器的百分率。
在圖2和圖3這些圖中可以看出，不但當(dāng)考慮一般性的SM產(chǎn)出率時(shí)，而且當(dāng)考慮采用根據(jù)閾值電流進(jìn)行選擇的產(chǎn)出率時(shí)，所建議的具有在激光器腔長約40％處相移為約90度的激光器具有最佳的性能。
此外，極重要的是擁有一種激光器，其在正向提供盡可能大的有用功率。在這個(gè)方面上本發(fā)明的激光器比傳統(tǒng)的激光器要好。為了進(jìn)一步解釋這一點(diǎn)，在圖4中顯示出平均功率不對(duì)稱性和單模(SM)產(chǎn)出率圖，其中平均功率不對(duì)稱性和單模(SM)產(chǎn)出率作為具有相移大小為90度的激光器的相移位置的函數(shù)。從圖4可以看出，如果人們需要將高的SM產(chǎn)出率與良好的功率不對(duì)稱性結(jié)合，40至46％的相移區(qū)域是特別重要的。
本發(fā)明的一個(gè)重要應(yīng)用是在集成的DFB調(diào)制器電路中作為光源。調(diào)制器可以例如是電致吸收或馬赫-曾德干涉僅類型。
本發(fā)明可能的變化可包括被放置在結(jié)構(gòu)中任何地方在180度左右的附加相移，雖然它可能具有一些校正效果，但是這不會(huì)改變激光器的基本表現(xiàn)。另一變化可能是對(duì)后反射鏡上利用高反射(HR)涂層的情況規(guī)定具體的定義，這可能對(duì)增加來自基片的光功率是重要的并可能具有更靠近后反射鏡的一個(gè)最佳相移。
激光器工藝的產(chǎn)出率對(duì)降低成本及能夠?qū)嵤┝己玫纳a(chǎn)計(jì)劃具有重要意義。而且，如果更為簡單的選擇程序可以被采用，則成本將會(huì)更進(jìn)一步降低。本想法便針對(duì)這兩個(gè)問題而言。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所建議的激光器在認(rèn)可的激光器中在功率不對(duì)稱性上具有減小的變化，這為激光器帶來更加均質(zhì)的性能。
雖然上述說明包括許多細(xì)節(jié)及特殊性，但是應(yīng)理解為這些僅僅是對(duì)本發(fā)明具有說明性，并不能解釋為具有限定性。許多更改對(duì)于本領(lǐng)域的普通工作者將是顯而易見的，這些更改并不違背如所附的權(quán)利要求及其具有法律效力的等價(jià)物所規(guī)定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種高產(chǎn)出率的DFB激光器，其特征在于激光器具有小于2％的低反射率的前反射鏡，且可配有窗或其它反射率減小裝置和具有大于10％的反射率的相對(duì)高反射率后反射鏡，具有被放置在從后反射鏡起計(jì)算在激光器腔長的20至50％處的40至150度的相移，且其特征在于通過采用激光器全體的閾值電流作為選擇的依據(jù)來提供滿足增益余量標(biāo)準(zhǔn)的激光器的選擇，其中本發(fā)明可能的變化可包括被放置在結(jié)構(gòu)中任何地方的180度左右的附加相移。
2.一種高產(chǎn)出率的DFB激光器，其特征在于激光器具有小于0.2％的低反射率的前反射鏡，且可配有窗或其它反射率減小裝置及提供典型為28％的反射率的作為剪切的(as-cleaved)后反射鏡并具有被放置在從后反射鏡起算在激光器腔長的40至46％處的70至120度的相移，其中本發(fā)明可能的變化可包括被放置在結(jié)構(gòu)中任何地方180度左右的附加相移。
3.一種高產(chǎn)出率的DFB激光器，其特征在于激光器具有小于0.2％的低反射率的前反射鏡，且可配有窗或其它反射率減小裝置和具有大于50％的反射率的高反射的后反射鏡以及被放置在從后反射鏡起算在激光器腔長的5至40％處的70至120度的相移，且其特征在于通過采用激光器全體的閾值電流作為選擇的依據(jù)來進(jìn)行滿足增益余量標(biāo)準(zhǔn)的激光器的選擇，其中本發(fā)明可能的變化可包括被放置在結(jié)構(gòu)中任何地方為180度左右的附加相移。
4.按照任何的權(quán)利要求1至3任一個(gè)的高產(chǎn)出率DFB激光器，其特征在于激光器與一個(gè)電致吸收調(diào)制器集成。
5.按照任何的權(quán)利要求1至3任一個(gè)的高產(chǎn)出率DFB激光器，其特征在于激光器與一個(gè)馬赫-曾德調(diào)制器集成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有采用閾值電流標(biāo)準(zhǔn)的有效排除選擇的高產(chǎn)出率DFB激光器。對(duì)高輸出功率的需求經(jīng)常將要求采用具有大部分光功率來自于前鏡的不對(duì)稱性功率分布的激光器。按照本發(fā)明的激光器優(yōu)選地具有作為剪切的(as－cleaved)后反射鏡、經(jīng)AR涂層的前反射鏡和被放置在從后反射鏡起計(jì)算在激光器腔長的43%處的90度的相移(四分之一波長)。這種類型的激光器提供良好的SM產(chǎn)出率、有利的功率不對(duì)稱性以及利用閾值電流作為選擇參數(shù)來選擇良好激光器的可能性。
文檔編號(hào)H01S5/026GK1360747SQ0081007
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月8日
發(fā)明者P·O·格拉尼斯特蘭德 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司