一種基于耦合器的硅基異質集成可調諧激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及半導體激光器，尤其設及一種基于禪合器的娃基異質集成可調諧 激光器。
【背景技術】
[0002] 可調諧激光器由于它很強的相干性，運幾年在光電子器件領域都得到了相當高的 關注，在波分復用、光交互聯、光路由、光調制、波長轉換等方面有廣泛應用。而相對于其他 的例如基于分布式布拉格反射(DBR)的可調諧激光器需要制作光柵或者反射鏡等反饋結構 提供反射機制，環形諧振腔結構緊湊，具有尖銳的濾波峰，因此一經提出，就作為理想的選 模結構應用到很多半導體激光器結構中。
[0003] 傳統的單個環形諧振腔禪合半導體激光器利用環形諧振腔尖銳的濾波特性來提 高激光器的邊模抑制比，線寬和調嗽特性。單環禪合的半導體激光器為了維持單模工作，通 常需要把環形諧振腔的彎曲半徑做的比較小來擴大環形諧振腔的自由光譜范圍（FSR)，如 Seoijin Park等人在他們的文章"Single-Mode Lasing Operation Using a Microring Resonator as a Wavelength Selector"，IEEE J.Quantum Electron,Vol.38,pp270~ 273,2002中制作了直徑為5~20μπι的環形諧振器，其最大自由光譜范圍為42nm，W足夠大的 自由光譜范圍來保證激光器的單模工作。但小的彎曲半徑也會引入較大的波導彎曲損耗， 與此同時，小直徑環形諧振腔的禪合器的設計與制作也有很大的困難，通常需要使用電子 束光刻技術來制作相應禪合比的方向禪合器。
[0004] 最近，基于半波禪合器的單環諧振腔禪合的半導體激光器受到很多的關注，如Lin Wu等人在他們的文章 "Double 化If-Wave-Coupled Rectangular I?ing-FP Laser with 35 XlOOGHz Wavelength Tuning"陸otonics Technology Letters28626-2014.R中利用兩個 串聯的有源環形諧振腔和主增益有源諧振腔通過兩個半波禪合器進行禪合來實現激光器 的選模，并在1549.4nm~1576.7nm的范圍內實現了無跳模調諧，并且最大的邊模抑制比達 到了41化。雙環諧振腔禪合的方式使對環形諧振腔半徑的限制大大放寬，雙環的游標效應 還能增加激光器的邊模抑制比，并能進一步利用游標效應擴大激光器的調諧范圍。但是，雙 環諧振腔禪合半導體激光器的反射鏡側面要求較高，制作工藝復雜，同時對于多模干設禪 合器結構來實現半波禪合器對于間隔和長度的影響非常敏感，運對于激光器的工藝制作要 求和難度非常大，大大降低了成品率。 【實用新型內容】
[000引針對現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種基于禪合器的娃基異質集 成可調諧激光器。
[0006] 為了達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案有W下Ξ種：
[0007] -、第一種基于禪合器的娃基異質集成可調諧激光器
[0008] 本實用新型包括內部帶有增益區的有源諧振腔，無源選模腔;無源選模腔內的模 斑轉換器的一端與內部帶有增益區的有源諧振腔連接;無源選模腔，包括傳輸波導，η相位 禪合器和無源環形諧振腔;η相禪合器有四個端口，第一端口經第二調諧區與第一反射鏡連 接，第二端口經傳輸波導與模斑轉換器的另一端連接;第Ξ端口第四端口分別與無源環形 諧振腔連接，無源環形諧振腔內有第一調諧區；第一調諧區的光程占無源環形諧振腔的總 光程的比例和第二調諧區的光程占內部帶有增益區的有源諧振腔和無源選模腔內的傳輸 波導的總光程的比例相等。
[0009] 二、第二種基于禪合器的娃基異質集成可調諧激光器
[0010] 本實用新型包括內部帶有增益區的有源諧振腔，無源選模腔;無源選模腔內的模 斑轉換器的一端與內部帶有增益區的有源諧振腔連接;無源選模腔，包括傳輸波導，η相位 禪合器，V2相位禪合器和兩個無源環形諧振腔;V2相位禪合器有四個端口，第一端口經第 二調諧區與第一反射鏡連接，第二端口經傳輸波導與模斑轉換器的另一端連接;第Ξ端口 第四端口分別與第一無源環形諧振腔連接，第一無源環形諧振腔內有第一調諧區;η相位禪 合器有四個端口，第一端口和第二端口分別與第一無源環形諧振腔連接，第Ξ端口第四端 口分別與第二無源環形諧振腔連接，第二無源環形諧振腔內有第一調諧區；兩個第一調諧 區的光程占各自無源環形諧振腔的總光程的比例和第二調諧區的光程占內部帶有增益區 的有源諧振腔和無源選模腔內的傳輸波導的總光程的比例相等。
[0011] Ξ、第Ξ種基于禪合器的娃基異質集成可調諧激光器
[0012] 本實用新型包括內部帶有增益區的有源諧振腔，無源選模腔;無源選模腔內的模 斑轉換器的一端與內部帶有增益區的有源諧振腔連接;無源選模腔，包括傳輸波導，兩個η 相禪合器和兩個無源環形諧振腔;兩個η相禪合器均有四個端口，第一31相禪合器的第一端 口經第二調諧區與第一反射鏡連接，第二端口經傳輸波導與第二η相禪合器的第一端口連 接，第Ξ端口第四端口分別與第一無源環形諧振腔連接，第一無源環形諧振腔內有第一調 諧區；第二η相禪合器的第二端口經傳輸波導與模斑轉換器的另一端連接;第Ξ端口第四端 口分別與第二無源環形諧振腔連接，第二無源環形諧振腔內有第一調諧區；兩個第一調諧 區的光程占各自無源環形諧振腔的總光程的比例和第二調諧區的光程占內部帶有增益區 的有源諧振腔和無源選模腔內的傳輸波導的總光程的比例相等。
[0013] W上Ξ種基于禪合器的娃基異質集成可調諧激光器，所述內部帶有增益區的有源 諧振腔是環形諧振腔或法布里-巧羅諧振腔，是基于有源量子阱材料，輸出ΤΕ模，通過倒裝 焊接或鍵合將增益忍片異質集成到基于SOI材料的無源選模腔上;所述第一調諧區和第二 調諧區通過各自電極正向注入電流或施加反向電壓實現電調諧，或通過鍛上儀銘合金并注 入正向電流來實現熱調諧;所述η相位禪合器，由Ξ根由等間距排列的波導構成，或多模干 設禪合器來實現。
[0014] 所述模斑轉換器，采用漸變波導寬度的模形波導結構，能實現有源量子阱波導和 無源SOI波導的模斑匹配。
[0015] 本實用新型與【背景技術】相比，具有的有益效果是：
[0016] 本實用新型需要單個或多個環形諧振腔配合一個有源諧振腔來實現半導體激光 器的單模工作，其中：采用的π相位禪合器，相比較W往的V2相位禪合器具有很強的選模特 性，從而使激光器的各個性能得到提升;采用的半波禪合器由于采用SOI材料，理論上可W 獲得完美的η相位，性能和效果都可W達到最好，而且制作工藝也相對簡單，并且容差也很 大;采用的無源SOI選模腔既可W做在有源諧振腔內也可W做在腔外，運在設計上可W獲得 更大的自由度;采用的無源SOI環形諧振腔的直徑大小不受限制，尺寸大大減少，簡化了制 作工藝;采用的無源SOI環形諧振腔既可W并聯也可W串聯多個環來尋求更優的性能，W及 更大的調諧范圍；采用的模斑