[发明专利]单片集成内反馈窄线宽半导体激光器

权利要求书

1.一种单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：包括衬底，所述衬底上设置有通过同一材料体系形成的有源区和无源区，所述有源区设置有光激光增益放大结构，所述无源区设置有窄带滤波选模结构、前向光反馈结构和后向光反馈结构，所述前向光反馈结构通过光波导与光激光增益放大结构的第一端连接或所述前向光反馈结构与光激光增益放大结构的第一端直接对接，所述光激光增益放大结构的第二端通过光波导与窄带滤波选模结构的第一端连接，所述窄带滤波选模结构的第二端通过光波导与后向光反馈结构连接。

2.根据权利要求1所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述有源区采用体材料结构、多量子阱结构或者量子点结构；所述光激光增益放大结构沿光传播方向的长度大于或等于200μm。

3.根据权利要求1所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述有源区和无源区的分区制备依托于有源无源混合生长平台，采用对接生长技术去掉部分有源区，在去掉的部分继续生长无源材料形成无源区。

4.根据权利要求1所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述窄带滤波选模结构采用微环结构、回音壁结构或光子晶体结构，且所述窄带滤波选模结构具有相位延迟功能。

5.根据权利要求1所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述窄带滤波选模结构的高透过谱光谱处于激光增益放大结构的增益光谱范围内，且所述高透过谱光谱的3dB谱宽小于1nm。

6.根据权利要求1所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述前向光反馈结构和后向光反馈结构组合形成激光器谐振腔，用于提供腔内反馈；所述前向光反馈结构和后向光反馈结构提供的腔内增益大于腔内损耗；所述谐振腔的高反射谱光谱包含窄带滤波选模结构的高透过谱光谱位置。

7.根据权利要求6所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述窄带滤波选模结构的高透过率谱光谱在激光器谐振腔高反射谱内的谱峰等于或少于4个。

8.根据权利要求7所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述激光器整个光波导的长度配合光激光增益放大结构的长度进行优化设计，使得激光器谐振腔高反射谱内包括的激光器谐振腔纵模等于或少于4个。

9.根据权利要求1～8任一项所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述窄带滤波选模结构为采用微环结构的微环窄带滤波结构；所述前向光反馈结构和后向光反馈结构均通过表面光栅实现，或所述前向光反馈结构和后向光反馈结构均通过内置光栅实现。

10.根据权利要求1～8任一项所述的单片集成内反馈窄线宽半导体激光器，其特征在于：所述窄带滤波选模结构为采用光子晶体结构的光子晶体窄带滤波结构，所述光子晶体窄带滤波结构基于光子晶体微腔的窄带滤波原理，通过引入线缺陷、点缺陷或非常规晶格常数实现；所述前向光反馈结构和后向光反馈结构均通过光子晶体结构实现；所述前向光反馈结构和后向光反馈结构均利用光子晶体结构的光子带隙特性实现前向光反馈结构和后向光反馈结构所需的反射谱及反射率。