[实用新型]一种基于片上加热电阻波长调谐的V型耦合腔半导体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及波长可调谐半导体激光器，尤其涉及一种基于片上加热电阻波长调谐的V型耦合腔半导体激光器。

背景技术

宽带波长可调谐半导体激光器在光通信以及传感领域具有非常大的应用价值。它具有节约器件尺寸，降低成本，易于生产，提高稳定性等方面的优势。而随着通信技术的发展和需求的增加，人们对可调谐半导体激光器的单纵模性能、波长调谐特性、稳定性等方面都提出了更高的要求。在目前为止的研究中，波长调谐主要包括温度调谐、电流调谐等手段。

利用片上加热电阻对激光器进行温度调谐是一种高效率的、可靠的温度调谐方案。Shinji  Sakano, Tomonobu Tsuchiya和Makoto Suzuki等人的文章“Tunable DFB Laser with  a  Striped Thin-Film Heater.” IEEE  PTL,  VOL. 4, NO. 4, APRIL 1992中提出了一种利用片上的加热电阻对DFB激光器的输出波长进行温度调谐的方法。该激光器为λ/4相移DFB量子阱激光器，具有一个电极为其提供电注入电流。电阻位于有源层的上方，与电注入电极之间有二氧化硅作为绝缘层。这样的激光器具有良好的温度调谐特性，但是DFB制作具有一定难度，且该激光器采用单谐振腔结构，其波长调节是通过改变光栅等效折射率,范围有限,通常只有0.1nm/℃。

浙江大学何建军教授等人在他们的文章“Widely wavelength switchable V -coupled- cavity semiconductor laserwith～40 dB side-mode suppression ratio”. OPTICS LETTERS / Vol. 36, No. 21 / November 1, 2011中提出了一种V型耦合腔结构。它由两个长度相异的谐振腔之间的耦合来实现波长的调谐或者切换，通过优化两个谐振腔之间的耦合系数能够实现很高的边模抑制比，其波长调谐通过调节某一臂注入电流来实现，调节范围可以通过利用Vernier效应而增加。除此之外，这种激光器还具有工艺简单，波长切换方便，稳定性高等方面的优势。然而该激光器通过改变电注入电流来进行调谐，调谐范围被工作温度下的增益谱所限制；且注入载流子浓度的改变将会带来噪声，影响激光器输出激光的线宽特性。另当电注入电流达到一定强度时，实际上起主导作用的是电流的热效应，此时调谐时改变的不仅仅是激光器的输出激光波长，还有激光功率，故会带来功率的不稳定。所以V型耦合腔激光器在调谐范围、激光器线宽方面还有提升的空间。

发明内容

本实用新型的目的在于提出了一种基于片上加热电阻波长调谐的V型耦合腔半导体激光器，拓宽激光器波长调谐范围，改善激光器线宽及调谐性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一.一种基于片上加热电阻波长调谐的V型耦合腔半导体激光器：

包括半波耦合器、固定增益腔和波长调谐腔构成的V型耦合腔半导体激光器；在波长调谐腔的顶部具有一段加热薄膜电阻，加热薄膜电阻的两端分别引出电极；加热薄膜电阻与V型耦合腔半导体激光器的电注入金属电极之间具有一层电绝缘薄层。

在波长调谐腔的顶部的加热薄膜电阻和电注入金属电极形成的整体的两个外侧各具有一段深刻蚀空气隔热槽。

在固定增益腔的顶部具有一段加热薄膜电阻，加热薄膜电阻与V型耦合腔半导体激光器的电注入金属电极之间具有一层电绝缘薄层。

在固定增益腔的顶部的加热薄膜电阻和电注入金属电极形成的整体的两个外侧各具有一段深刻蚀空气隔热槽；在波长调谐腔的顶部的加热薄膜电阻和电注入金属电极形成的整体的两个外侧各具有一段深刻蚀空气隔热槽。

二.另一种基于片上加热电阻波长调谐的V型耦合腔半导体激光器：

本实用新型包括半波耦合器、固定增益腔和波长调谐腔构成的V型耦合腔半导体激光器；在波长调谐腔的一个侧面具有加热薄膜电阻，加热薄膜电阻的两端分别引出电极。

在波长调谐腔的一个侧面的一段加热薄膜电阻下方具有导热波导；在波长调谐腔的一个侧面的一段加热薄膜电阻与导热波导之间具有一层电绝缘薄层。

在波长调谐腔的侧面的加热薄膜电阻、导热波导、电绝缘薄层和电注入金属电极形成的整体的两个外侧各具有一段深刻蚀空气隔热槽。

在固定增益腔的一个侧面具有加热薄膜电阻，加热薄膜电阻的两端分别引出电极。