[发明专利]分布式反馈激光二极管

说明书

本发明涉及包含具有光栅辅助增益介质波导的分布式反馈激光二极管(10)，所述光栅由元件(22)分布形成，元件(22)包含一个包含沿波导轴向分布的局部谐振器(24)的子集，其特征在于，所述通过所述元件的空间分布在波导光波上所造成反馈的特征频率与所述局部谐振器的谐振频率之间的差异小于50％。

技术领域

本发明涉及一种分布式反馈激光二极管，以及一种包含一个根据本发明设计的激光二极管作为光源的电信设备。

背景技术

特别是出于其光谱纯度的缘故，分布式反馈激光二极管被用作光纤连接装置的光源。光谱纯度是长光纤距离获得高带宽的关键参数。

这种激光器的单模光谱操作是通过沿着包含增益介质的有源导向器分布的周期性光栅实现的。光栅的作用是确保导向器有效折射率n_eff实的部分或虚的部分得到周期性调制，从而在布拉格条件下获得确保单频激光器操作的选择性反馈条件。布拉格条件使周期Λ、发射波长λ、光速c除以光频率f的商以及模式的平均有效折射率n_eff存在相互关系，据此，对于所谓的一阶反馈，Λ＝2n_effλ，或者，对于所谓的更高阶反馈，Λ＝2m n_effλ，其中m是一个整数，这种相互关系比较少见，是不太有优势但可能的选择。决定反馈中所引导光量的参数称为耦合系数，通常以单位长度的耦合cm^-1表示。耦合系数值和结构的确切参数决定了激光频率的精确值—或者未实现单频操作时的两个频率的精确值—这与所述布拉格条件略有不同。

在这些激光器的操作中，遇到的主要问题之一是其对光传输线中寄生光反馈的灵敏度。大于临界阀值的光反馈导致这些激光器相干坍塌，表现为其谱宽的增加，并导致光通信质量和吞吐量的大幅下降。为了解决这个问题，光隔离器被集成在激光模块中，导致激光模块价格的大幅增加。

寻找可以实现无光隔离器操作解决方案的研究已经进行了多年。

尤其是，R.Hui、M.Kavehrad和T.Makino在《部分增益耦合分布式反馈半导体激光器的外部反馈灵敏度》(《IEEE光子技术快报》，第6期，第897页至第899页(1994年))一文中提出的其中一个解决方案是使用装有损耗调制光栅的激光器。这种激光器的发射被证明相对于光反馈而言是稳健的。基于铬的金属光栅使获得5cm^-1至20cm^-1的耦合系数成为可能。使布拉格光栅强度发生超出该范围的显着增加被证明在技术方面有困难，但最重要的是，这样做会对激光器操作产生负面影响。

由于光栅具有高吸收性，因此，负面影响表现为平均损耗值的增加以及平均损耗值增加导致的噪音值或相对强度噪声(RIN)的提高。

最后，尤其是，G.P.Li、T.Makino、R.Moore和N.Puetz在《装有应变层多量子阱有源光栅的1.55mu m折射率/增益耦合分布式反馈激光器》(《IEEE光子技术快报》，第28期，第1726页至第1727页(1992年))一文中提到，有人尝试通过部分蚀刻引导层的有源部分来部分地耦合增益，例如在通过蚀刻一些而不是所有量子阱从多个量子阱形成时。然而，为了让部件获得可用的优势进行这一操作通常也会削弱电气特性。

发明内容

本发明的目的是提出一种没有先前技术缺点的激光二极管。

因此，本发明涉及一种包含带有增益介质波导的分布式反馈激光二极管，增益介质由光栅辅助，光栅通过元件分布形成，元件的一个子集包含沿波导轴向分布的局部谐振器，其中，所述元件的空间分布在波导光波上所造成反馈的特征频率与所述局部谐振器的谐振频率之前的差异小于50％。

根据本发明设计的激光二极管结构使获得诱导透明效应成为可能，极大提高了单频输出、输出功率和激光选择性，这非常有利。

单独考虑或根据所有技术上可行的组合考虑，根据本发明设计的激光二极管还可以具备下文所述的一个或多个特征：