[发明专利]一种可调谐半导体激光器

说明书

本发明涉及一种半导体激光器，属于光通信技术领域，具体是涉及一种可调谐半导体激光器。包括一有源区，所述有源区的两端分别连接耦合器的输入端，所述耦合器为双端输出，各耦合器的输出端分别连接光栅后形成四条光路。因此，本发明具有如下优点：相比于传统的单端口输出可调谐激光器，本发明方案，可以节约两个一级分束器，一个二级分束器，相干调制器尺寸得到了大幅度的减小。因此，本发明总的器件尺寸也可以大幅度减小，为降低芯片成本提供了一个可行的措施。

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器，属于光通信技术领域，具体是涉及一种可调谐半导体激光器。

背景技术

半导体激光器是光纤通信系统中的重要光源。它体积小，效率高，十分适合光纤通信系统中使用。目前光纤通信系统普遍使用波分复用方式的增加单根光纤的通信容量。在不同信道使用不同的波长进行通信传输。传统的通信光源采用分立的激光器，器件体积大，功耗高，成本高昂。单片集成波长可调谐芯片具有体积小，功耗低等优势，能够降低系统的运营成本。

在可调谐半导体激光器中，三段式分布式布拉格反射镜(DBR)激光器是最早提出并应用的。但是受限于载流子注入效应及热效应等的影响，一般三段式DBR激光器波长调谐范围有限，最大约为15～20nm。而目前广泛使用的DWDM系统中，最常用的C波段波长覆盖范围约为32nm。因此一般的三段式可调谐DBR激光器难以使用。为解决这一难题，目前广泛采用的是一种所谓的四段式可调谐激光器。其原型可以追溯到美国加州大学，圣巴巴拉分校的Larry Coldren教授提出的四段式取样光栅可调谐半导体激光器。其原理是在激光器有源区两端分别加入以取样光栅构成的分布式光栅(DBR)反射镜。两端的取样光栅在取样周期的调制下形成梳状反射谱，并且两个光栅的梳状反射谱间隔稍许不同。根据激光器的原理可以知道，在此条件下激光器谐振腔总的镜面损耗与两端梳状反射谱的乘积RL*RR相关。在游标效应的作用下，如果对两端的梳状反射谱位置进行非同步的微调，即可实现两个梳状反射峰对准位置的跳变。而如果对两端梳状反射谱位置进行同步微调，即可实现两个梳状反射峰对准位置的连续移动。通过上述对两个取样DBR光栅的不同方式的操作，即可实现在一段波长范围内，两个梳状反射峰的对准位置的连续覆盖，进而实现半导体激光器在一段较宽的波长范围内实现连续调谐。

该方案作为可调谐激光器第一个成熟的商用方案，最大的优势在于取样光栅的原理非常简单，设计及工艺实施起来十分简便。但是取样光栅本身也存在着一些非常难以克服的问题。首先是取样光栅的梳状反射峰反射率并不一致，其包络呈现Sinc函数分布，因此激光器的输出功率均匀性差。其次，由于反射峰存在一定的宽度，因此两个错位的梳状峰相乘也会带来比较可观的反射率，尤其是与对准的反射峰最为邻近的两个错位的反射峰，其强度甚至能与对准的两个梳状峰差别不大，使得游标选模的作用弱化，激光器单模特性劣化。