專利名稱：一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光子晶體慢光效應(yīng)放大器設(shè)計(jì)及光子光電子器件設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其 涉及一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體光放大器(SOA)是新一代光通信、光存儲(chǔ)及光子器件的關(guān)鍵器件之一，其 小型化是光子集成的基本要求，利用慢光效應(yīng)對(duì)其尺寸縮小是很有前途的途徑之一。光子晶體由于其自身的特點(diǎn)，近年來一直是研究的熱點(diǎn)，各種效應(yīng)也不斷被發(fā)現(xiàn) 和利用。幾乎所有的有源和無源光子器件都可以用光子晶體的理論和材料來設(shè)計(jì)制造。光 子晶體的許多獨(dú)特之處引人矚目，如基于光子晶體帶隙的小尺寸大角度彎折無損耗波導(dǎo)、 基于帶邊超大色散效應(yīng)的超棱鏡和基于光子晶體負(fù)折射效應(yīng)的突破衍射極限的成像透鏡。 其中光子晶體帶邊慢光效應(yīng)非常引人關(guān)注，它可以在微小尺度內(nèi)極大增強(qiáng)光和物質(zhì)的相互 作用，有效控制輻射速率，基于此的各種微納腔激光器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)超低閾值激射，特殊腔結(jié)構(gòu) 的光子晶體激光器具有高達(dá)IOOGbps調(diào)制速率?；诼庑?yīng)的調(diào)制器、光開關(guān)、光延遲器尺寸可以縮小1個(gè)或幾個(gè)數(shù)量級(jí)?；?慢光效應(yīng)的半導(dǎo)體光放大器在信號(hào)放大、波長變換、光邏輯門、光計(jì)算、光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的碼型 變換、色散監(jiān)測和光碼分多址復(fù)用收發(fā)模塊等方面都有重要應(yīng)用，慢光結(jié)構(gòu)的采用可以大 幅度縮短腔長，從而大幅度減小尺寸，降低功耗，提高速率。關(guān)于光子晶體慢光效應(yīng)S0A，此前有文獻(xiàn)報(bào)道了橫電(TE)模式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是 由于TE模式利用光子晶體很容易在帶隙內(nèi)形成慢光模式，而對(duì)于橫磁(TM)模式很難，它需 要很大的占空比，對(duì)加工工藝要求高。目前還沒有關(guān)于偏振無關(guān)光子晶體慢光效應(yīng)SOA的 設(shè)計(jì)報(bào)道。對(duì)于放大器而言，偏振無關(guān)是很重要的，因?yàn)檩斎肫骷墓獠ㄓ袝r(shí)是一種混合偏 振態(tài)，TE、TM兩者放大不均衡，對(duì)信號(hào)影響很大。如何在同一芯片上即實(shí)現(xiàn)TE放大，又實(shí)現(xiàn) TM放大，且能構(gòu)利用慢光效應(yīng)來縮短腔長是難點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題光子晶體由于其有很多奇異特性，在小尺寸光子集成中被人們所重視?；诠庾?晶體慢光效應(yīng)的短腔SOA在光子光電子超小尺寸集成中具有重要應(yīng)用。而光子晶體類器件 重要的特點(diǎn)是高偏振相關(guān)性。TE模式的慢光效應(yīng)SOA是較容易利用普通晶格結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)， 而TM是很難實(shí)現(xiàn)的。既利用光子晶體慢光效應(yīng)，又能實(shí)現(xiàn)TE和TM光的偏振無關(guān)放大，是 SOA設(shè)計(jì)的難題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特 性的光放大器，以實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)利用光子晶體慢光效應(yīng)的S0A。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的
3光放大器，該光放大器包括縱向結(jié)構(gòu)及橫向結(jié)構(gòu)，其中縱向結(jié)構(gòu)為縱向弱限制結(jié)構(gòu)或空氣 橋結(jié)構(gòu)，橫向結(jié)構(gòu)以縱向結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)分左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)，左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光 子晶體，右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)。上述方案中，所述縱向弱限制結(jié)構(gòu)為在III-V族半導(dǎo)體襯底上利用沉積工藝生長 的多層薄膜，其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信波段基模有效折射率在3. 0至3. 2。上述方案中，所述在III-V族半導(dǎo)體襯底上利用沉積工藝生長的多層薄膜，由上 到下依次為空氣/半導(dǎo)體材料蓋層/銦鎵砷磷多量子阱層/緩沖層/襯底材料。上述方案中，所述半導(dǎo)體材料蓋層、緩沖層和襯底材料均采用磷化銦，所述銦鎵砷 磷多量子阱層的厚度為200至300納米，半導(dǎo)體材料蓋層的厚度也為200至300納米。上述方案中，所述空氣橋結(jié)構(gòu)，由上到下依次為空氣/銦鎵砷磷多量子阱層/空氣 層/襯底材料，其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信波段基模有效折射率在2. 9至3. 0。上述方案中，所述襯底材料采用磷化銦，所述銦鎵砷磷多量子阱層的厚度為250 至350納米。上述方案中，所述左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)是在垂直于縱向結(jié)構(gòu)上加工小孔來形 成，小孔將貫穿芯區(qū)達(dá)到襯底。上述方案中，所述左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，最近小孔間間隔即周期為P，孔 半徑為R，中間去掉兩行形成橫磁偏振線缺陷慢光模式，中間加入一調(diào)整波導(dǎo)，寬度為W1， 在加工過程中該波導(dǎo)即為保留區(qū)域，用于對(duì)慢光效應(yīng)及橫電模式通過率進(jìn)行調(diào)整。上述方案中，所述右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)，周期為P1，原胞為圓孔或方孔，對(duì)于 方孔而言，長為L寬為W，改變其大小，能夠調(diào)整光子晶體帶隙位置及對(duì)橫電、橫磁模式的限 制效果，通過去掉一行孔，引入橫電慢光模式態(tài)。上述方案中，在所述左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光區(qū)上下對(duì)稱位置，具有兩個(gè) 長的矩形孔，寬度為W2，以對(duì)光波模式進(jìn)行調(diào)制和限制，增強(qiáng)透過性。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，利用 光子晶體缺陷形成導(dǎo)光區(qū)，通過合理設(shè)計(jì)，使之處于慢光工作模式，并通過TE慢光模式與 TM慢光模式的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)光放大器設(shè)計(jì)。2、本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，由于 慢光效應(yīng)的引入，加大了光和物質(zhì)作用，從而能夠大幅度縮短S0A腔長。另外通過輔助波導(dǎo) 的加入，提高了光放大效率。3、本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，采用 半導(dǎo)體III-V族材料系低折射率對(duì)比度弱限制結(jié)構(gòu)或空氣橋結(jié)構(gòu)作為縱向結(jié)構(gòu)以獲得增 益及提供波導(dǎo)限制；采用一種蜂窩晶格結(jié)構(gòu)及三角晶格結(jié)構(gòu)共存的方式作為橫向結(jié)構(gòu)的基 礎(chǔ)，并通過引入缺陷形成導(dǎo)光區(qū)域，在蜂窩晶格中采取去掉兩行孔以獲取TM偏振慢光模式 態(tài)，而三角晶格中采取去掉一行孔以獲取TE偏振慢光模式態(tài)，這兩種慢光模式是縮短S0A 腔長的關(guān)鍵；在蜂窩區(qū)采用引入中間波導(dǎo)來對(duì)工作波長及模式的透過率進(jìn)行調(diào)整；在整個(gè) 器件區(qū)域引入對(duì)稱長矩形孔區(qū)對(duì)各中偏振模式進(jìn)行限制，能大幅度提高增益，可以通過調(diào) 整左右兩工作區(qū)域長度比例，實(shí)現(xiàn)TE和TM增益的一致性，達(dá)到偏振無關(guān)放大。


圖1是偏振無關(guān)光子晶體慢光SOA縱向結(jié)構(gòu)的示意圖，其中圖1(a)是弱折射率限 制結(jié)構(gòu)，圖1(b)是空氣橋結(jié)構(gòu)；圖2是偏振無關(guān)光子晶體慢光SOA橫向結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3(a)是蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體中引入兩行線缺陷時(shí)的TM色散關(guān)系圖；圖3(b)是三角晶格光子晶體中引入一行線缺陷時(shí)的TE色散關(guān)系圖；圖3 (C)是蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體中引入兩行線缺陷時(shí)的TM慢光模式波長與群折射率 關(guān)系；圖3(d)是三角晶格光子晶體中引入一行線缺陷時(shí)的TE慢光模式波長與群折射率 關(guān)系；圖4 (a)是TE光傳輸場圖；圖4(b) TM光傳輸場圖；圖5是間隔為7微米的三點(diǎn)在不同注入下的TE及TM光脈沖傳輸監(jiān)測結(jié)果，其 中，(a) TM脈沖，注入為3e+16A/m3 ;(b)TM脈沖，注入為3. 5e+16A/m3 ； (c) TM脈沖，注入為 4e+16A/m3 ； (d) TM 脈沖，注入為 4. 5e+16A/m3 ； (e)TE 脈沖，注入為 2. 5e+16A/m3 ； (f) TE 脈沖， 注入為 3. 0e+16A/m3 ； (g) TE 脈沖，注入為 3. 5e+16A/m3 ； (h) TE 脈沖，注入為 4e+16A/m3。圖6是偏振無關(guān)SOA中的增益特性，有效增益長度為14微米。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，包括縱 向結(jié)構(gòu)及橫向結(jié)構(gòu)?？v向?yàn)橐环N低折射率對(duì)比度的弱限制結(jié)構(gòu)或者為空氣橋多層結(jié)構(gòu)。橫 向結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)慢光工作區(qū)域，分別在蜂窩晶格和三角晶格中引入線缺陷對(duì)應(yīng)于橫磁慢光 模式和橫電慢光模式，如圖1和2所示。本發(fā)明通過調(diào)整左右結(jié)構(gòu)尺寸及對(duì)接位置來實(shí)現(xiàn) 模式匹配及偏振無關(guān)放大，即左半部分對(duì)橫磁(TM)模式有慢光延遲增強(qiáng)效應(yīng)，而橫電(TE) 模式可以低損耗甚至獲得增益通過，右半部分對(duì)TE模式有慢光延遲增強(qiáng)效應(yīng)，而TM模式可 以低損耗甚至獲得增益通過，這樣就保證了偏振無關(guān)放大的效果，又大幅度縮小腔長。縱向結(jié)構(gòu)可分為兩種，一種為縱向弱限制結(jié)構(gòu)，可以為在III-V族半導(dǎo)體襯底上 利用沉積工藝生長的多層薄膜，常用的如圖1(a)的分布，由上到下依次為空氣/半導(dǎo)體材 料蓋層(如磷化銦)/銦鎵砷磷多量子阱層/緩沖層(如磷化銦)/襯底材料(如磷化銦)， 各層厚度在圖上標(biāo)出，其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信波段基模有效折射率在3. 0至3. 2左右， 注意TE模式與TM模式會(huì)有微小差別。另外本發(fā)明將通過調(diào)整芯區(qū)量子阱數(shù)目來控制高折 射率區(qū)厚度，以保證單模，一般厚度為200至300納米，蓋層區(qū)厚度也為200至300納米。另一種空氣橋結(jié)構(gòu)，常用的如圖1(b)的分布，由上到下依次為空氣/銦鎵砷磷多 量子阱層/空氣層/襯底材料(如磷化銦)，各層厚度在圖上標(biāo)出，其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光 通信波段基模有效折射率在2. 9至3. 0左右，注意TE模式與TM模式會(huì)有微小差別。另外 本發(fā)明將通過調(diào)整芯區(qū)多量子阱數(shù)目來控制高折射率區(qū)厚度，為保證單模，一般厚度為250至350納米。橫向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以上面所述縱向結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)，光子 晶體結(jié)構(gòu)即為在垂直于圖1的縱向結(jié)構(gòu)上加工小孔來形成，小孔將貫穿芯區(qū)達(dá)到襯底。具 體如圖2所示，左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，最近小孔間間隔即周期為P，孔半徑為R，中 間去掉兩行形成TM偏振線缺陷慢光模式，中間加入一調(diào)整波導(dǎo)，寬度為W1，在加工過程中 該波導(dǎo)即為保留區(qū)域，用于對(duì)慢光效應(yīng)及TE模式通過率進(jìn)行調(diào)整；右半部分為三角晶格結(jié) 構(gòu)，周期為P1，原胞可以為圓孔也可以為方孔，對(duì)于方孔而言，長為L寬為W，改變其大小，能 夠調(diào)整光子晶體帶隙位置及對(duì)TE，TM模式的限制效果，通過去掉一行孔，引入TE慢光模式 態(tài)；另外在導(dǎo)光區(qū)上下對(duì)稱位置，引入兩個(gè)長的矩形孔，寬度為W2，以對(duì)光波模式進(jìn)行調(diào)制 和限制，增強(qiáng)透過性。在本發(fā)明中，通過調(diào)整左右結(jié)構(gòu)尺寸及對(duì)接位置來實(shí)現(xiàn)模式匹配及偏振無關(guān)放 大，即左半部分對(duì)TM模式有慢光延遲增強(qiáng)效應(yīng)，TE模式可以低損耗甚至獲得增益通過，右 半部分對(duì)TE模式有慢光延遲增強(qiáng)效應(yīng)，而TM模式可以低損耗甚至獲得增益通過，這樣就保 證了偏振無關(guān)放大的效果，又大幅度縮小腔長。本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，具有偏 振無關(guān)放大的特性，所用的半導(dǎo)體材料為III-V族銦鎵砷磷體系。該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以光電子 器件常用的多層薄膜結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在制作過程中能通過電子束光刻及干法或干濕混合形 成。這里本發(fā)明稱之為縱向結(jié)構(gòu)其實(shí)就是如圖一所示的縱向低折射率限制結(jié)構(gòu)和空氣橋結(jié) 構(gòu)(這兩種結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同的泵浦方式)。光子晶體SOA器件就設(shè)計(jì)在如圖1所示的貫 穿襯底以上各層之中，為保證縱向單模條件，各層厚度有一定范圍限制，已經(jīng)在途中用t標(biāo) 出。中心光子晶體區(qū)厚度在幾百納米。橫向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以上面所述縱向結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)，光子 晶體結(jié)構(gòu)即為在垂直于圖一的縱向結(jié)構(gòu)上加工小孔來形成，小孔將貫穿芯區(qū)達(dá)到襯底。具 體如圖2所示，左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，最近小孔間間隔，即周期為P(210納米左 右)，孔半徑為R (0. 35P-0. 41P)，中間去掉兩行形成TM偏振線缺陷慢光模式，中間加入一調(diào) 整波導(dǎo)，寬度為Wl (400-500納米)，在加工過程中該波導(dǎo)即為保留區(qū)域，用于對(duì)慢光效應(yīng)及 TE模式通過率進(jìn)行調(diào)整；右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)，周期為Pl (350納米左右)，原胞可以為 圓孔也可以為方孔，對(duì)于方孔而言，長為L (210納米左右)寬為W(140納米左右)，改變其大 小，能夠調(diào)整光子晶體帶隙位置及對(duì)TE，TM模式的限制效果，通過去掉一行孔，引入TE慢光 模式態(tài)；另外在導(dǎo)光區(qū)上下對(duì)稱位置，引入兩個(gè)長的矩形孔，寬度為W2 (400納米左右)，以 對(duì)光波模式進(jìn)行調(diào)制和限制，增強(qiáng)透過性。利用超原胞及平面波展開法，本發(fā)明得到左右兩種波導(dǎo)的色散關(guān)系如圖3所示。 對(duì)于TM情況，如圖3 (a)，將利用圖中箭頭標(biāo)識(shí)的TM模式子帶，歸一化頻率在0. 123左右。該 束縛模式為缺陷態(tài)，在光錐之外大波矢處有慢光效應(yīng)，如3(c)所示，群速度可以達(dá)到50以 上，對(duì)應(yīng)波長可通過保持占空比，改變晶格周期，或者調(diào)整中間導(dǎo)光區(qū)Wl寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì) 于右半部分TE情形，通過三角晶格引入線缺陷來實(shí)現(xiàn)，傳播方向色散關(guān)系如圖3(b)所示， 所用具有慢光效應(yīng)子帶用箭頭標(biāo)識(shí)。該TE束縛模式為缺陷態(tài)歸一化頻率在0. 235左右，在 光錐之外大波矢處有慢光效應(yīng)，如3(d)所示，群速度也可以達(dá)到50以上。圖4(a)給出了用時(shí)域有限差分法仿真的TE偏振光傳輸情況，可見右側(cè)有明顯的慢光傳輸特征，而左側(cè)光波呈現(xiàn)普通波導(dǎo)傳輸特征，外層對(duì)稱波導(dǎo)對(duì)其傳輸有增強(qiáng)作用；圖 4(b)給出了 TM偏振光的傳輸情況，可見左側(cè)有明顯的慢光傳輸特征，而右側(cè)光波呈現(xiàn)普通 波導(dǎo)的傳輸特征，外層對(duì)稱波導(dǎo)對(duì)其傳輸有增強(qiáng)作用。圖5為偏振無關(guān)光子晶體慢光效應(yīng)SOA中短脈沖的傳輸情況，三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)相互 間隔7微米，時(shí)間軸單位為微米(乘以l/(le+6*c)可轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間單位，其中c為真 空光速)，這里給出了不同注入不同偏振情況下的放大情況，具體為5(a)TM脈沖，注入 為 3e+16A/m3 ;5(b)TM 脈沖，注入為 3. 5e+16A/m3 ;5 (c) TM 脈沖，注入為 4e+16A/m3 ； 5(d) TM脈沖，注入為4. 5e+16A/m3 ；5 (e) TE脈沖，注入為2. 5e+16A/m3 ；5(f) TE脈沖，注入為 3. 0e+16A/m3 ；5(g) TE 脈沖，注入為 3. 5e+16A/m3 ；5(h) TE 脈沖，注入為 4e+16A/m3。對(duì)TM及TE的放大增益總結(jié)如圖6所示，在注入為3. 2e+16A/m3時(shí)TE模式和TM模 式獲得相同的增益為3. 7dB，實(shí)際上本發(fā)明可以通過調(diào)整左右兩部分區(qū)域的長度比來調(diào)整 增益趨勢(shì)，達(dá)到TM和TE兩者增益曲線吻合。另外值得注意的是，就量子阱而言，對(duì)TE和TM 的增益是不同的，這樣本發(fā)明也要通過調(diào)整兩部分長度比例來實(shí)現(xiàn)增益一致。總之，通過這 種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)偏振無關(guān)光信號(hào)放大。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特征在于，該光放大器包括縱向結(jié)構(gòu)及橫向結(jié)構(gòu)，其中縱向結(jié)構(gòu)為縱向弱限制結(jié)構(gòu)或空氣橋結(jié)構(gòu)，橫向結(jié)構(gòu)以縱向結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)分左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)，左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述縱向弱限制結(jié)構(gòu)為在III-V族半導(dǎo)體襯底上利用沉積工藝生長的多層薄膜， 其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信波段基模有效折射率在3. 0至3. 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述在iii-V族半導(dǎo)體襯底上利用沉積工藝生長的多層薄膜，由上到下依次為空 氣/半導(dǎo)體材料蓋層/銦鎵砷磷多量子阱層/緩沖層/襯底材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述半導(dǎo)體材料蓋層、緩沖層和襯底材料均采用磷化銦，所述銦鎵砷磷多量子阱層 的厚度為200至300納米，半導(dǎo)體材料蓋層的厚度也為200至300納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述空氣橋結(jié)構(gòu)，由上到下依次為空氣/銦鎵砷磷多量子阱層/空氣層/襯底材 料，其形成的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在光通信波段基模有效折射率在2. 9至3. 0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述襯底材料采用磷化銦，所述銦鎵砷磷多量子阱層的厚度為250至350納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)是在垂直于縱向結(jié)構(gòu)上加工小孔來形成，小孔將貫 穿芯區(qū)達(dá)到襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，最近小孔間間隔即周期為P，孔半徑為R，中間 去掉兩行形成橫磁偏振線缺陷慢光模式，中間加入一調(diào)整波導(dǎo)，寬度為W1，在加工過程中該 波導(dǎo)即為保留區(qū)域，用于對(duì)慢光效應(yīng)及橫電模式通過率進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其特 征在于，所述右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)，周期為P1，原胞為圓孔或方孔，對(duì)于方孔而言，長為 L寬為W，改變其大小，能夠調(diào)整光子晶體帶隙位置及對(duì)橫電、橫磁模式的限制效果，通過去 掉一行孔，引入橫電慢光模式態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，其 特征在于，在所述左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光區(qū)上下對(duì)稱位置，具有兩個(gè)長的矩形孔， 寬度為W2，以對(duì)光波模式進(jìn)行調(diào)制和限制，增強(qiáng)透過性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，該光放大器包括縱向結(jié)構(gòu)及橫向結(jié)構(gòu)，其中縱向結(jié)構(gòu)為縱向弱限制結(jié)構(gòu)或空氣橋結(jié)構(gòu)，橫向結(jié)構(gòu)以縱向結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)分左右兩部分光子晶體結(jié)構(gòu)，左半部分為蜂窩結(jié)構(gòu)光子晶體，右半部分為三角晶格結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的這種基于光子晶體慢光效應(yīng)具有偏振無關(guān)特性的光放大器，利用光子晶體缺陷形成導(dǎo)光區(qū)，通過合理設(shè)計(jì)，使之處于慢光工作模式，并通過橫電慢光模式與橫磁慢光模式的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)光放大器設(shè)計(jì)。由于慢光效應(yīng)的引入，加大了光和物質(zhì)作用，從而能夠大幅度縮短光放大器腔長。另外通過輔助波導(dǎo)的加入，提高了光放大效率。
文檔編號(hào)H01S5/343GK101950925SQ20101027776
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者張冶金, 渠紅偉, 邢名欣, 鄭婉華, 陳良惠 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所