可調(diào)激光器和調(diào)諧激光器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可調(diào)激光器(100)，所述可調(diào)激光器(100)包括第一波導(dǎo)(101)、第二波導(dǎo)(103)以及被放置用于將所述第一波導(dǎo)(101)與所述第二波導(dǎo)(103)分離的半導(dǎo)體層。所述第一波導(dǎo)(101)包括第一耦合部分(101a)和生成激光信號(hào)的有源部分。所述第二波導(dǎo)(103)包括第二耦合部分(103a)和調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長的調(diào)諧部分。所述第一耦合部分(101a)和所述第二耦合部分(103a)用于通過所述半導(dǎo)體層耦合所述第一波導(dǎo)(101a)和所述第二波導(dǎo)(103)之間的所述激光信號(hào)。
【專利說明】
可調(diào)激光器和調(diào)諧激光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種可調(diào)激光器和一種調(diào)諧激光器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人們對(duì)可調(diào)激光器感興趣已經(jīng)有一段時(shí)間。應(yīng)用的范圍從寬帶傳感器到針對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的源。在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，單根光纖上承載的信息量可以通過使用波分復(fù)用(WDM)在不同波長上復(fù)用不同光信號(hào)來增加。在WDM-PON(無源光網(wǎng)絡(luò))中，例如，單根中繼光纖承載到達(dá)和來自光分支點(diǎn)的多個(gè)信道波長的光信號(hào)，而且分支點(diǎn)通過引導(dǎo)到達(dá)或來自各個(gè)用戶的不同波長的信號(hào)提供一種簡單的路由功能。在每個(gè)用戶位置處，光網(wǎng)絡(luò)終端分配有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送和/或接收光信號(hào)的信道波長。顯然，調(diào)諧范圍較大的可調(diào)激光器對(duì)應(yīng)于較大數(shù)量的可能信道波長，因此對(duì)應(yīng)于可以通過單根光纖傳輸?shù)妮^大信息量。因此，需要寬范圍可調(diào)激光器，即，擁有較大波長調(diào)諧范圍的激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種寬范圍可調(diào)激光器。
[0004]該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題來實(shí)現(xiàn)。其它實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求、描述內(nèi)容和附圖中顯而易見。
[0005]根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種可調(diào)激光器，包括第一波導(dǎo)、第二波導(dǎo)和被放置用于將所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)分離的半導(dǎo)體層。所述第一波導(dǎo)包括第一耦合部分和用于生成激光信號(hào)的有源部分。所述第二波導(dǎo)包括第二耦合部分和用于調(diào)諧所述激光信號(hào)的波長的調(diào)諧部分。所述第一耦合部分和所述第二耦合部分用于通過所述半導(dǎo)體層耦合所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)之間的所述激光信號(hào)。因此提供了一種寬范圍可調(diào)激光器。
[0006]在這樣一種可調(diào)激光器中，因所述第一有源波導(dǎo)和所述第二無源波導(dǎo)之間的物理分離引起的所述有源部分或有源區(qū)域和所述調(diào)諧部分或調(diào)諧區(qū)域之間的物理分離減少了調(diào)諧，例如通過改變溫度、電流、電壓、應(yīng)力等進(jìn)行的調(diào)諧，會(huì)對(duì)所述第一波導(dǎo)的所述有源部分的操作產(chǎn)生的任何負(fù)面效應(yīng)。
[0007]在根據(jù)所述第一方面的所述可調(diào)激光器的第一可能實(shí)施形式中，將所述第一波導(dǎo)或所述第二波導(dǎo)中的至少一個(gè)嵌入到所述半導(dǎo)體層內(nèi)。
[0008]在這樣一種可調(diào)激光器中，通過將所述第一波導(dǎo)和/或所述第二波導(dǎo)埋在半導(dǎo)體材料層中來提供所述第一波導(dǎo)和所述第二波導(dǎo)之間的所述物理分離。
[0009]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第二可能實(shí)施形式中，所述可調(diào)激光器還包括至少一個(gè)加熱元件，用于加熱所述調(diào)諧部分以熱調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長。
[0010]對(duì)于熱調(diào)諧，所述第一波導(dǎo)的所述有源部分和所述第二波導(dǎo)的所述調(diào)諧部分之間的所述物理分離具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鰺嵴{(diào)諧可以在所述第二波導(dǎo)的所述調(diào)諧部分的未摻雜或低摻氮材料中執(zhí)行，減少了光損耗而不影響所述第一波導(dǎo)的所述有源部分中的電流注入。
[0011]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一或所述第二可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第三可能實(shí)施形式中，并行放置所述第一耦合部分和所述第二耦合部分。
[0012]所述第一有源波導(dǎo)的所述第一耦合部分和所述第二無源波導(dǎo)的所述第二耦合部分的并行方向提供所述第一耦合部分和所述第二耦合部分之間的一種有效光學(xué)耦合。
[0013]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一至所述第三可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第四可能實(shí)施形式中，所述第一耦合部分至少部分覆蓋在所述第二耦合部分之上。
[0014]所述第一有源波導(dǎo)的所述第一耦合部分覆蓋到所述第二無源波導(dǎo)的所述第二耦合部分之上的放置提供所述第一耦合部分和所述第二耦合部分之間的一種有效光學(xué)耦合。
[0015]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一至所述第四可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第五可能實(shí)施形式中，所述第一耦合部分和/或所述第二耦合部分包括一個(gè)錐形寬度部分。
[0016]擁有錐形寬度部分的所述第一耦合部分和/或所述第二耦合部分提供所述第一有源波導(dǎo)的所述第一耦合部分和所述第二無源波導(dǎo)的所述第二耦合部分之間的一種有效光登規(guī)A
子柄口 O
[0017]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一至所述第五可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第六可能實(shí)施形式中，所述第一波導(dǎo)是一種脊形波導(dǎo)。
[0018]帶有脊形波導(dǎo)形式的第一有源波導(dǎo)的可調(diào)激光器具有有利的光學(xué)屬性并且易于制造。
[0019]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一至所述第六可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第七可能實(shí)施形式中，所述可調(diào)激光器包括形成所述第一波導(dǎo)的第一半導(dǎo)體層和形成所述第二波導(dǎo)的第二半導(dǎo)體層，其中將所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)分離的所述半導(dǎo)體層是一種支撐所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板層。
[0020]這樣一種可調(diào)半導(dǎo)體激光器易于制造。
[0021 ]在根據(jù)如上所述第一方面或所述第一方面的所述第一或所述第七可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第八可能實(shí)施形式中，所述第二波導(dǎo)具有包括第一臂和第二臂的Y狀形式，其中所述第二耦合部分形成所述Y狀第二波導(dǎo)的至少一部分基底，所述第一臂和所述第二臂形成所述Y狀第二波導(dǎo)的相應(yīng)臂。
[0022]所述第二無源波導(dǎo)的這種配置允許所述可調(diào)激光器被配置為MG-Y型激光器(調(diào)制的光柵Y激光器)。所述第二耦合部分可以通過分光器，例如I X2MMI單元，連接到所述第二波導(dǎo)的所述第一臂和所述第二臂。
[0023]在根據(jù)所述第一方面的所述第八可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第九可能實(shí)施形式中，所述第一臂包括第一波長選擇性元件，所述第二臂包括第二波長選擇性元件，其中所述第一波長選擇性元件用于提供具有梳狀光譜的第一反射激光信號(hào)，所述第二波長選擇性元件用于提供具有梳狀光譜的第二反射激光信號(hào)，所述第一反射激光信號(hào)的所述梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距不同于所述第二反射激光信號(hào)的所述梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距。
[0024]本實(shí)施形式允許利用游標(biāo)效應(yīng)，S卩，具有梳狀光譜的第一反射激光信號(hào)和具有梳狀光譜的第二反射激光信號(hào)在特定可調(diào)波長處的相長干擾，調(diào)諧所述激光信號(hào)。
[0025]在根據(jù)所述第一方面的所述第九可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第十可能實(shí)施形式中，所述第一波長選擇性元件或所述第二波長選擇性元件形成為取樣光柵分布式布拉格反射器或超結(jié)構(gòu)光柵分布式布拉格反射器。
[0026]對(duì)于可調(diào)半導(dǎo)體激光器，取樣光柵分布式布拉格反射器(DBR)或超結(jié)構(gòu)光柵DBR易于制造。
[0027]在根據(jù)所述第一方面的所述第九可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第十一可能實(shí)施形式中，所述第一波長選擇性元件由一部分寬度變化的所述第一臂形成，或者所述第二波長選擇性元件由一部分寬度變化的所述第二臂形成。
[0028]對(duì)于可調(diào)半導(dǎo)體激光器，所述第一和/或所述第二波長選擇性元件的本實(shí)施方式允許在相同半導(dǎo)體層上提供所述第一波長選擇性元件和/或所述第二波長選擇性元件和所述第二波導(dǎo)，其反過來允許所述可調(diào)半導(dǎo)體激光器使用較少的外延生長階段制造。
[0029]在根據(jù)所述第一方面的所述第九至第十一可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第十二可能實(shí)施形式中，所述第二波導(dǎo)還包括相位調(diào)節(jié)器，用于將所述第一反射激光信號(hào)的第一相位與所述第二反射激光信號(hào)的第二相位對(duì)齊。
[0030]對(duì)于作為MG-Y型激光器來實(shí)現(xiàn)的可調(diào)激光器，相位調(diào)節(jié)器允許添加同相的所述第一反射激光信號(hào)和所述第二反射激光信號(hào)。所述相位調(diào)節(jié)器可以包括至少一個(gè)加熱元件，用于加熱所述第二波導(dǎo)的一部分所述第一臂或所述第二臂。
[0031]在根據(jù)所述第一方面的所述第八至第十二可能實(shí)施形式的所述可調(diào)激光器的第十三可能實(shí)施形式中，所述可調(diào)激光器還包括設(shè)置在將所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)分離的所述半導(dǎo)體層中的絕熱溝槽，用于在所述第二波導(dǎo)的所述第一臂和所述第二臂之間提供絕熱。
[0032]對(duì)于作為MG-Y型激光器來實(shí)現(xiàn)的可調(diào)激光器，絕熱溝槽允許使所述第二波導(dǎo)的所述第一臂和所述第二臂之間的熱串?dāng)_最小化，因此提供較高質(zhì)量的激光信號(hào)。
[0033]根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種調(diào)諧激光器的方法，所述方法包括以下步驟:第一波導(dǎo)的有源區(qū)域生成激光信號(hào);所述第一波導(dǎo)將所述激光信號(hào)引導(dǎo)到所述第一波導(dǎo)的第一耦合部分;將所述激光信號(hào)從所述第一波導(dǎo)的所述第一耦合部分光學(xué)耦合到第二波導(dǎo)的第二耦合部分中，其中半導(dǎo)體層將所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)分離;所述第二波導(dǎo)將所述激光信號(hào)引導(dǎo)到所述第二波導(dǎo)的調(diào)諧部分；以及所述第二波導(dǎo)的所述調(diào)諧部分調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長。
[0034]所述方法可以由根據(jù)所述第一方面所述的可調(diào)激光器執(zhí)行。根據(jù)所述第二方面所述的方法的其它特征直接來自根據(jù)所述第一方面所述的可調(diào)激光器的配置和功能。
【附圖說明】
[0035]本發(fā)明的更多實(shí)施方式將結(jié)合以下附圖進(jìn)行描述，其中:
[0036]圖1所示為根據(jù)一實(shí)施例的可調(diào)激光器的示意俯視圖；
[0037]圖1A至IE所示為沿著圖1示出的線條A、B、C、D和E的示意橫截面；
[0038]圖2所示為根據(jù)一實(shí)施例的可調(diào)激光器的示意俯視圖；
[0039]圖2A至2E所示為沿著圖2所示的線條A、B、C、D和E的示意橫截面；
[0040]圖3所示為根據(jù)一實(shí)施例的一種調(diào)諧激光器的方法的示意圖。。
【具體實(shí)施方式】
[0041]在下面的詳細(xì)描述中，參考附圖，所述附圖形成本發(fā)明的一部分，并且在附圖中通過圖示示出可以實(shí)施本發(fā)明的具體方面。應(yīng)理解，可以利用其它方面，而且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此下面的詳細(xì)描述不是在限制性含義上做出，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0042]應(yīng)理解，關(guān)于一種描述方法的公開對(duì)于用于執(zhí)行所述方法的對(duì)應(yīng)設(shè)備或系統(tǒng)可能也適用，反之亦然。例如，如果描述一種具體方法步驟，則一種對(duì)應(yīng)設(shè)備可以包括一種執(zhí)行所描述方法步驟的單元，即使此單元沒有在附圖中詳細(xì)描述或圖示。此外，應(yīng)理解，除非另有特殊說明，本文所描述的各種示例性方面的特征可以相互組合。
[0043]本文所描述的設(shè)備和方法可以基于可調(diào)激光器和用于調(diào)諧激光器的方法?？烧{(diào)激光器是一種工作波長可以以受控方式改變的激光器。雖然所有激光增益介質(zhì)允許輸出波長存在較小變化，但是只有幾類激光器允許在有效波長范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)調(diào)諧。例如，寬范圍可調(diào)激光器可以允許在C波段的很大一部分內(nèi)進(jìn)行連續(xù)調(diào)諧。光纖通信通常在不同“電信窗口”對(duì)應(yīng)的波長區(qū)域中進(jìn)行。C波段描述一種非常廣泛使用的并且利用約1.5μπι( 1530至1565nm)波長的窗口。石英光纖在該區(qū)域中的損耗最低，并且可以使用摻鉺光纖放大器和激光二極管，這提供了非常高的性能。
[0044]本文所描述的設(shè)備和方法可以實(shí)施用于產(chǎn)生集成光芯片。所描述的設(shè)備和系統(tǒng)可以包括集成電路并且可以根據(jù)各種技術(shù)制造。例如，電路可以包括邏輯集成電路、模擬集成電路、混合信號(hào)集成電路、光學(xué)電路和/或存儲(chǔ)器電路。
[0045]在下面的描述中，描述了使用光波導(dǎo)的設(shè)備和方法。光波導(dǎo)是一種引導(dǎo)光譜中的電磁波的物理結(jié)構(gòu)。常見類型的光波導(dǎo)包括光纖和矩形波導(dǎo)。光波導(dǎo)根據(jù)它們的幾何形狀可以分類為平面波導(dǎo)、條形波導(dǎo)或光纖波導(dǎo)等;根據(jù)模結(jié)構(gòu)可以分類為單模波導(dǎo)或多模波導(dǎo)等;根據(jù)折射率分布分類為突變型或漸變型折射率分布波導(dǎo)等;根據(jù)材料可以分類為玻璃波導(dǎo)、聚合物波導(dǎo)或半導(dǎo)體波導(dǎo)等。
[0046]在下面的詳細(xì)描述中，描述了使用光柵和取樣或結(jié)構(gòu)化光柵的設(shè)備和方法。取樣或結(jié)構(gòu)化光柵可以描述為波導(dǎo)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)，具有周期性分割的短周期結(jié)構(gòu)，包括與非條形區(qū)域交替的短周期條狀區(qū)域。超光柵可以描述為波導(dǎo)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有包含多個(gè)重復(fù)單元區(qū)的衍射光柵，每個(gè)重復(fù)單元區(qū)都具有恒定長度，從而形成調(diào)制周期，至少一個(gè)確定衍射光柵的光學(xué)反射率或透射率的參數(shù)，所述至少一個(gè)參數(shù)根據(jù)其在重復(fù)單元區(qū)域的沿激光器中光傳輸?shù)姆较蜃兓?，衍射光柵延伸至少兩個(gè)調(diào)制周期。
[0047]圖1所示為根據(jù)一實(shí)施例的一種可調(diào)激光器100的示意俯視圖。圖1A至IE所示為沿著圖1示出的線條A、B、C、D和E的相應(yīng)示意橫截面。在一實(shí)施例中，可調(diào)激光器100作為單片半導(dǎo)體激光器來實(shí)現(xiàn)。
[0048]可調(diào)激光器100包括第一有源波導(dǎo)101和第二無源波導(dǎo)103。第一波導(dǎo)101放置在有源層119的頂部。在一實(shí)施例中，第一波導(dǎo)101可以以有源層119頂部的脊形波導(dǎo)的形式來實(shí)現(xiàn)。有源層119反過來放置在半導(dǎo)體基板層117的頂部。第二波導(dǎo)103嵌入在半導(dǎo)體基板層117內(nèi)，因而物理上與第一波導(dǎo)101分離。
[0049]位于第一波導(dǎo)101下方的有源層119限定了第一波導(dǎo)101的有源部分。有源部分提供了用于生成激光信號(hào)所需的光學(xué)增益。有源層119可以作為多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
[0050]在一實(shí)施例中，有源層119作為包括砷化鋁鎵銦層的MQW結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在又一實(shí)施例中，有源層119作為包括磷化砷鎵銦層的MQW結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
[0051 ]在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板層117是一種摻氮磷化銦基板層。在一實(shí)施例中，第一波導(dǎo)101包括摻磷磷化銦材料。在一實(shí)施例中，第二波導(dǎo)103包括磷化砷鎵銦材料，具有波長短于有源層119的帶隙。
[0052]在一實(shí)施例中，鈍化層121部分放置在有源層119之上，部分放置在半導(dǎo)體基板層117之上。在一實(shí)施例中，鈍化層121包括二氧化硅，即石英，或氮化硅。
[0053]在一實(shí)施例中，P側(cè)接觸金屬層123部分放置在鈍化層121之上，部分放置在第一波導(dǎo)101之上。在一實(shí)施例中，P側(cè)接觸金屬層123包括鈦、鉑和/或金。
[0054]第一波導(dǎo)101包括第一親合部分10la。第一波導(dǎo)101的第一親合部分10 Ia覆蓋在嵌入到半導(dǎo)體基板層117內(nèi)的第二波導(dǎo)103的第二耦合部分103a之上。放置第一有源波導(dǎo)101的第一耦合部分1la和第二無源波導(dǎo)103的第二耦合部分103a，使得以激光信號(hào)為形式的光學(xué)福射通過半導(dǎo)體基板層117從第一親合部分10 Ia親合到第二親合部分103a，反之亦然。在一實(shí)施例中，第一耦合部分1la和第二耦合部分103a基本上可以并行放置。在一實(shí)施例中，第一耦合部分1la和/或第二耦合部分103a可以具有錐形寬度部分，S卩，高度和錐形寬度恒定的部分，提供一種從第一波導(dǎo)101到第二波導(dǎo)103的有效模式轉(zhuǎn)移，反之亦然。
[0055]—般而言，第二波導(dǎo)103具有包括第一臂103-1和第二臂103-2的Y狀形式。第二耦合部分103a形成Y狀第二波導(dǎo)103的一部分基底，第一臂103-1和第二臂103-2形成Y狀第二波導(dǎo)103的相應(yīng)分支。
[0056]有源層119在第一波導(dǎo)101的有源部分中產(chǎn)生的輻射可以經(jīng)由第一波導(dǎo)101的第一親合部分10Ia和第二波導(dǎo)103的第二親合部分103a親合到第二波導(dǎo)103中。所述福射沿著第二波導(dǎo)103引導(dǎo)并且利用分光器105劃分為兩束。在一實(shí)施例中，分光器105可以以I X 2MMI光耦合器的形式來實(shí)現(xiàn)。
[0057]從分光器105來看，光學(xué)輻射被引導(dǎo)為沿著第二光波導(dǎo)103的第一臂103-1的第一束以及引導(dǎo)為沿著第二光波導(dǎo)103的第二臂103-2的第二束。為了使第二波導(dǎo)103的第一臂103-1和第二臂103-2之間的熱串?dāng)_最小化，可以盡可能地將第一臂和第二臂103-1、103-2分隔開。為此，第一臂103-1可以包括第一波導(dǎo)彎頭107-1，第二臂103-2可以包括第二波導(dǎo)彎頭107-2。此外，在第一臂103-1和第二臂103-2之間的區(qū)域中，可調(diào)激光器100可以包括絕熱溝槽115，用于將第一臂103-1與第二臂103-2進(jìn)行絕熱。在一實(shí)施例中，可以以蝕刻在半導(dǎo)體基板層117中的凹槽的形式提供絕熱溝槽115。
[0058]在第二波導(dǎo)103的第一臂103-1和第二臂103-2的相應(yīng)末端處，設(shè)置有第一波長選擇性元件111-1和第二波長選擇性元件111-2。第一波長選擇性元件111-1用于，響應(yīng)于沿著第二波導(dǎo)103的第一臂103-1引導(dǎo)的輻射，提供具有梳狀光譜的第一反射激光信號(hào)，即反射輻射。同樣地，第二波長選擇性元件111-2用于，響應(yīng)于沿著第二波導(dǎo)103的第二臂103-2引導(dǎo)的輻射，提供具有梳狀光譜的第二反射激光信號(hào)，即反射輻射。
[0059]在一實(shí)施例中，第一波長選擇性元件111-1或第二波長選擇性元件111-2可以作為取樣光柵分布式布拉格反射器(DBR)或超結(jié)構(gòu)光柵分布式布拉格反射器(DBR)來實(shí)現(xiàn)。在一實(shí)施例中，第一波長選擇性元件111-1由第二波導(dǎo)103的一部分寬度變化的第一臂103-1形成，或者第二波長選擇性元件111-2由第二波導(dǎo)103的一部分寬度變化的第二臂103-1形成。
[0060]配置第一和第二波長選擇性元件111-1和111-2，使得第一反射激光信號(hào)的梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距不同于第二反射激光信號(hào)的梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距。由于第一反射激光信號(hào)的梳狀光譜和第二反射激光信號(hào)的梳狀光譜中峰值的這種不同間距，第一反射激光信號(hào)和第二反射激光信號(hào)將在某個(gè)特定主波長處相長干擾。激光器100發(fā)射的激光信號(hào)將主要擁有這種特定波長。
[0061]在一實(shí)施例中，第二波導(dǎo)103的調(diào)諧部分以兩個(gè)加熱元件109-1和109-2的形式來實(shí)現(xiàn)。配置和放置加熱元件109-1和109-2以分別獨(dú)立加熱第一波長選擇性元件111-1和第二波長選擇性元件111-2。在一實(shí)施例中，加熱元件109-1和109-2可以以半導(dǎo)體基板層117之上的矩形薄膜加熱器的形式來實(shí)現(xiàn)，例如具有放置在加熱器和半導(dǎo)體基板層117之間的鈍化層121，如圖1E所示，使得加熱器覆蓋在嵌入到半導(dǎo)體基板層117內(nèi)的第一波長選擇性元件111-1和第二波長選擇性元件111-2之上。
[0062]利用加熱元件109-1和/或109-2加熱第一波長選擇性元件111-1和/或第二波長選擇性元件111-2帶來的效果是相應(yīng)梳狀反射光譜會(huì)被修改。根據(jù)實(shí)現(xiàn)波長選擇性元件111-1和111-2的形式，加熱元件109-1和/或加熱元件109-2所產(chǎn)生溫度的改變通常導(dǎo)致第一反射激光信號(hào)和/或第二反射激光信號(hào)的梳狀光譜的恒定波長漂移。這主要是因?yàn)橹谱鞑ㄩL選擇性元件的材料的折射率依賴于溫度。
[0063]第一反射激光信號(hào)的梳狀光譜和/或第二反射激光信號(hào)的梳狀光譜的恒定波長漂移通常會(huì)導(dǎo)致第一反射激光信號(hào)和第二反射激光信號(hào)在不同主波長處相長干擾。因此，通過加熱波長選擇性元件111-1和/或波長選擇性元件111-2，可以調(diào)諧激光器100產(chǎn)生的激光信號(hào)的主波長。僅加熱其中一個(gè)波長選擇性元件，例如波長選擇性元件111-1，同時(shí)保持其它波長選擇性元件，例如波長選擇性元件111-2，生成的反射激光信號(hào)的梳狀光譜固定不變，允許不連續(xù)地調(diào)諧所得激光信號(hào)的主波長。對(duì)于這樣一種應(yīng)用，只為波長選擇性元件111-1和111-2中的一種提供加熱元件就足夠。在具有圖1示出的兩種獨(dú)立可控的加熱元件111 -1和111 -2的情況下，獨(dú)立加熱波長選擇性元件111-1和111 -2并連續(xù)調(diào)諧最終激光信號(hào)的主波長是有可能的。因此，波長選擇性元件111-1和111-2限定了第二波導(dǎo)103的調(diào)諧部分。
[0064]在一實(shí)施例中，波長選擇性元件111-1和111-2用于通過構(gòu)件而不是通過熱調(diào)諧生成反射激光信號(hào)的梳狀光譜的恒定波長漂移。例如，在一實(shí)施例中，可以配置波長選擇性元件111 -1和111 -2使得因電流注入、電壓或應(yīng)力而修改它們的折射率。
[0065]在一實(shí)施例中，第二波導(dǎo)103包括相位調(diào)節(jié)器，用于抵消第一反射激光信號(hào)和第二反射激光信號(hào)之間的相位差。相位調(diào)節(jié)器可以以分別覆蓋在第二波導(dǎo)103的一部分第一臂103-1和一部分第二臂103-2之上的兩個(gè)獨(dú)立可控加熱元件113-1和113-2的形式來實(shí)現(xiàn)。
[0066]圖2所示為根據(jù)一實(shí)施例的可調(diào)激光器200的示意俯視圖。圖2A至2E所示為沿著圖2示出的線條A、B、C、D和E的相應(yīng)示意橫截面。在一實(shí)施例中，可調(diào)激光器200作為單片半導(dǎo)體激光器來實(shí)現(xiàn)。
[0067]為了避免不必要的重復(fù)，圖2和圖2A至2E的實(shí)施例的以下描述將著重于與圖1和圖IA至IE的不同之處。圖2和圖2A至2E以及圖1和圖1A至IE示出的相同元件已經(jīng)由相同參考符號(hào)標(biāo)記。為了詳細(xì)論述這些相同元件，參考上述描述。例如，激光器200的以下元件與激光器100的對(duì)應(yīng)元件相同:有源層119和219，相位調(diào)節(jié)器加熱元件113-1、113-2和213，鈍化層121和221，以及P側(cè)接觸金屬層123和223。
[0068]一般而言，圖2和圖2A至2E示出的可調(diào)激光器200的實(shí)施例是一種取樣光柵或超結(jié)構(gòu)光柵DBR激光器。與圖1和圖1A至IE示出的以MG-Y型激光器為形式的可調(diào)激光器100的實(shí)施例的主要差異是第二無源波導(dǎo)的配置。
[0069]由于在可調(diào)激光器100中，第二無源波導(dǎo)103是具有第一臂103-1和第二臂103-2的Y狀波導(dǎo)，所以可調(diào)激光器200的第二無源波導(dǎo)由延伸到第一有源波導(dǎo)201的不同側(cè)的兩部分203-1和203-2組成。為此，第一波導(dǎo)201具有兩個(gè)耦合部分201a和201b。第一波導(dǎo)201的兩個(gè)耦合部分201a和201b都可以包括錐形寬度部分。第一波導(dǎo)201的兩個(gè)耦合部分201a和201b被配置用于通過半導(dǎo)體層217將第一波導(dǎo)201的有源部分內(nèi)生成的激光信號(hào)耦合到第二波導(dǎo)的第一部分203-1和第二部分203-2的相應(yīng)耦合部分203-la和203-2a中。第二波導(dǎo)的第一部分203-1的親合部分203-la和第二波導(dǎo)的第二部分203-2的親合部分203_2a可以具有錐形寬度部分。
[0070]由于波長選擇性元件211-1、221-2和加熱器元件209-1、209-2的功能與波長選擇性元件111-1、111-2和加熱器元件109-1、109-2相同，所以參考上述關(guān)于如何配置這些元件和這些元件如何允許調(diào)諧激光器200生成的激光信號(hào)的波長的描述。
[0071]圖3所示為根據(jù)一實(shí)施例的一種調(diào)諧激光器的方法300的示意圖。在方法300的第一步驟301中，第一波導(dǎo)的有源區(qū)域生成激光信號(hào)。在方法300的第二步驟303中，第一波導(dǎo)將激光信號(hào)引導(dǎo)到第一波導(dǎo)的第一耦合部分。在方法300的第三步驟305中，激光信號(hào)從第一波導(dǎo)的第一耦合部分光學(xué)耦合到第二波導(dǎo)的第二耦合部分中，其中半導(dǎo)體層將第一波導(dǎo)與第二波導(dǎo)分離。在方法300的第四步驟307中，第二波導(dǎo)將激光信號(hào)引導(dǎo)到第二波導(dǎo)的調(diào)諧部分。在方法300的第五步驟309中，第二波導(dǎo)的調(diào)諧部分調(diào)諧激光信號(hào)的波長。
[0072]本文描述的方法、系統(tǒng)和器件可在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的芯片、集成電路或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)中作為光電路來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以在數(shù)字和/或模擬電子和光電路中實(shí)現(xiàn)。
[0073]盡管本發(fā)明的特定特征或方面可能已經(jīng)僅結(jié)合幾種實(shí)現(xiàn)方式或?qū)嵤├械囊环N進(jìn)行公開，但此類特征或方面可以和其他實(shí)現(xiàn)方式或?qū)嵤├械囊粋€(gè)或多個(gè)特征或方面相結(jié)合，只要對(duì)于任何給定或特定的應(yīng)用是有需要或有利。而且，在一定程度上，術(shù)語“包括”、“有”、“具有”或這些詞的其他變形在詳細(xì)的說明書或權(quán)利要求書中使用，這類術(shù)語和所述術(shù)語“包含”是類似的，都是表示包括的含義。同樣，術(shù)語“示例性的”、“例如”和“如”僅僅用作示例，而不是最好或最佳的。已經(jīng)使用了術(shù)語“親合”和“連接”，以及衍生詞。應(yīng)理解，已經(jīng)使用這些術(shù)語來指示兩個(gè)元件相互協(xié)作或交互，無論它們是直接物理接觸或電接觸，還是它們不相互直接接觸。
[0074]雖然本文示出和描述了具體方面，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解各種替代和/或等效實(shí)施形式可以代替所示和所述的具體方面而不脫離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)希望覆蓋本文所討論的具體方面的任何改型或變型。
[0075]盡管以下權(quán)利要求書中的各元素是借助對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽按照特定順序列舉的，除非對(duì)權(quán)利要求的闡述另有暗示用于實(shí)現(xiàn)部分或所有這些元素的特定順序，否則這些元素并不一定限于以所述特定順序來實(shí)現(xiàn)。
[0076]通過以上啟示，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，許多替代產(chǎn)品、修改及變體是顯而易見的。當(dāng)然，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易意識(shí)到除本文所述的應(yīng)用之外，還存在本發(fā)明的眾多其它應(yīng)用。雖然已參考一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，仍可對(duì)本發(fā)明作出許多改變。因此，應(yīng)理解，只要是在所附權(quán)利要求書及其等效文句的范圍內(nèi)，可以用不同于本文具體描述的方式來實(shí)踐本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可調(diào)激光器(100; 200)，其特征在于，包括: 第一波導(dǎo)(101 ；201)，所述第一波導(dǎo)包括第一親合部分(10la; 201a，20Ib)和用于生成激光信號(hào)的有源部分； 第二波導(dǎo)(103 ; 203-1，203-2)，所述第二波導(dǎo)包括第二耦合部分(103a； 203-la, 203-2a)和用于調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長的調(diào)諧部分；以及 半導(dǎo)體層(117 ;217)，被放置用于將所述第一波導(dǎo)(101; 201)與所述第二波導(dǎo)(103;203-1，203-2)分離； 其中所述第一耦合部分(101a; 201a，201b)和所述第二耦合部分(103a; 203-la，203-2a)用于通過所述半導(dǎo)體層(117;217)在所述第一波導(dǎo)(101;201)和所述第二波導(dǎo)(103;203-1，203-2)之間耦合所述激光信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，將所述第一波導(dǎo)(101;201)或所述第二波導(dǎo)(103; 203-1，203-2)中的至少一個(gè)嵌入到所述半導(dǎo)體層(117; 217)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，進(jìn)一步包括加熱元件(109-1，109-2;209-1，209-2)，用于加熱所述調(diào)諧部分以熱調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，并行放置所述第一耦合部分(1la; 201a，201b)和所述第二耦合部分(103a; 203-la，203-2a)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，所述第一耦合部分(1la; 201a，201b)至少部分地覆蓋在所述第二耦合部分(103a; 203-la，203-2a)之上。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，所述第一耦合部分((101a； 201a，201b))或所述第二耦合部分(103a; 203-la，203-2a)包括錐形寬度部分。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，所述第一波導(dǎo)(101)是一種脊形波導(dǎo)。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100;200)，其特征在于，還包括形成所述第一波導(dǎo)(101; 201)的第一半導(dǎo)體層和形成所述第二波導(dǎo)(103; 203-1，203-2)的第二半導(dǎo)體層，其中將所述第一波導(dǎo)(101;201)與所述第二波導(dǎo)(103;203-1，203-2)分離的所述半導(dǎo)體層(117;217)是一種支撐所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板層。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述第二波導(dǎo)(103)具有包括第一臂(103-1)和第二臂(103-2)的Y狀形式，其中所述第二耦合部分(103a)形成所述Y狀第二波導(dǎo)(103)的至少一部分基底，所述第一臂(103-1)和所述第二臂(103-2)形成所述Y狀第二波導(dǎo)的所述相應(yīng)臂。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述第一臂(103-1)包括第一波長選擇性元件(111-1)，所述第二臂(103-2)包括第二波長選擇性元件(111-2)，其中所述第一波長選擇性元件(111-1)用于提供具有梳狀光譜的第一反射激光信號(hào)，所述第二波長選擇性元件(111-2)用于提供具有梳狀光譜的第二反射激光信號(hào);所述第一反射激光信號(hào)的所述梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距不同于所述第二反射激光信號(hào)的所述梳狀光譜的后續(xù)峰值之間的間距。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述第一波長選擇性元件(111-1)或所述第二波長選擇性(111-2)元件被形成為取樣光柵分布式布拉格反射器或超結(jié)構(gòu)光柵分布式布拉格反射器。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述第一波長選擇性元件(111-1)由所述第二波導(dǎo)(103)的一部分可變寬度的所述第一臂(103-1)形成，或者所述第二波長選擇性元件(111-2)由所述第二波導(dǎo)(103)的一部分可變寬度的所述第二臂(103-2)形成。13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述第二波導(dǎo)(103)還包括相位調(diào)節(jié)器(113-1，113-2)，用于將所述第一反射激光信號(hào)的第一相位與所述第二反射激光信號(hào)的第二相位對(duì)齊。14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一權(quán)利要求所述的可調(diào)激光器(100)，其特征在于，所述可調(diào)激光器(100)包括設(shè)置在將所述第一波導(dǎo)(101)與所述第二波導(dǎo)(103)分離的所述半導(dǎo)體層(117)中的絕熱溝槽(115)，用于提供所述第二波導(dǎo)(103)的所述第一臂(103-1)和所述第二臂(103-2)之間的絕熱。15.一種調(diào)諧激光器(100; 200)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一波導(dǎo)(101; 201)的有源區(qū)域生成激光信號(hào)； 所述第一波導(dǎo)(101 ;201)將所述激光信號(hào)引導(dǎo)到所述第一波導(dǎo)的第一耦合部分(101a;201a,201b)； 將所述激光信號(hào)從所述第一波導(dǎo)(101;201)的所述第一耦合部分(101&;201&，20113)光學(xué)耦合到第二波導(dǎo)(103 ； 203-1，203-2)的第二耦合部分(103a； 203-la，203_2a)，其中半導(dǎo)體層(117;217)將所述第一波導(dǎo)與所述第二波導(dǎo)分離。 所述第二波導(dǎo)(103;203-1，203-2)將所述激光信號(hào)引導(dǎo)到所述第二波導(dǎo)的調(diào)諧部分；以及 所述第二波導(dǎo)(103;203-1，203-2)的所述調(diào)諧部分調(diào)諧所述激光信號(hào)的所述波長。
【文檔編號(hào)】H01S5/06GK105826812SQ201610019608
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日
【發(fā)明人】伊恩·里阿爾曼
【申請(qǐng)人】華為技術(shù)有限公司