[发明专利]一种可调激光器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种波长可调的激光器及制备方法。

背景技术

在光通信领域，可调激光器(Tunable Laser，简称TL)指的是输出波长可在一定范围内进行调节的激光器。可调激光器主要应用于相干调制光传输，而相干调制已经成为100G及以上速率长途光传输的业界主流方案。随着对带宽持续增长的需求驱动，市场规模持续快速增长，对可调光激光器的尺寸、成本、性能、可靠性等方面提出了更高的要求。单片集成可调激光器具有体积小、集成度高等优点，因此成为当前光通信领域的主流技术。

可调激光器可以大体上通过增益区与磷化铟(Indium Phosphide，简称InP)衬底上的无源区对接制造。增益区一般为多量子阱(Multiple Quantum Well，简称MQW)，而无源区主要包括反射镜(例如，分布布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector，简称DBR))和相位区段。波长调谐是通过调谐DBR区段的折射率来实现。调谐机制主要包含电流注入调谐和通过局部加热层的热调谐两种。热调谐具有比电流注入调谐更低的调谐损耗，因此会带来更窄的激光器线宽，可以满足高速光传输网络对于激光器窄线宽的需求。但在相似的波长范围上，热调谐技术的功耗要大大地超过电流注入调谐的功耗。

简言之，热调谐技术可以得到更窄的激光器线宽，符合高速光传输网络的要求，但存在调谐组件功耗过大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种热调谐的波长可调激光器及其制备方法，所述可调激光器具有更高的热调谐效率以及更低的功耗。

第一方面，提供一种热调谐的波长可调激光器，包括：加热层，反射镜，传输层，支撑层和衬底层，其中，所述加热层，位于所述传输层的上方；所述传输层，位于所述支撑层上方，从上到下包括上包层，波导层和下包层；所述反射镜，位于所述传输层中；所述支撑层，位于所述传输层和所述衬底层之间，具有保护结构，所述保护结构与所述传输层和所述衬底层一起形成中空结构， 所述中空的部分具有支撑结构；所述衬底层，位于所述支撑层的下方。

其中，所述加热层提供的热量在经过所述反射镜后，部分热量将经由所述传输层，支撑层和衬底层逐渐散失掉，由于所述支撑层具有中空的结构，在中空部分只有所述支撑结构存在，大部分都是空隙，因此大量热量被所述空隙隔绝，使作用于所述反射镜的热量增多，提高了热调谐效率。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，沿第一方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第一方向为光在波导层中的传输方向，所述空隙可以起到隔热效果。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，沿第二方向，所述支撑结构与所述保护结构之间具有空隙，所述第二方向垂直于光在波导层中的传输方向，所述空隙可以起到隔热效果。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述支撑结构的数量大于或等于一个。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述反射镜，位于所述传输层中上包层的下半部分，或所述下包层的上半部分，或在上包层和波导层中各存在一部分，或在下包层和波导层中各存在一部分，用于调节所述激光器发射光的波长。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述传输层还包括：第一阻挡层，位于所述下包层的下方，可以避免所述传输层被刻蚀剂刻蚀。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述衬底层还包括：第二阻挡层，位于所述衬底材料层上方，用于避免所述衬底层被刻蚀剂刻蚀；衬底材料层，位于所述第二阻挡层下方，用于为激光器芯片提供机械支撑。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述传输层还包括：介质层，位于所述上包层上方，用于避免所述加热层中的电流渗入所述传输层。

结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，沿第一方向，包含反射镜部分的传输层与两侧传输层材料具有空隙，形成悬空结构，所述悬空结构下方具有所述支撑结构；所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料完全隔离开，使所述悬空结构和所述两侧 传输层材料无连接，其中，所述第一方向为光在波导层中的传输方向。

由于所述空隙在反射镜沿第一方向的长度范围内，将所述悬空结构和所述两侧传输层材料完全隔离开，使得所述加热层提供的热量在所述反射镜的水平方向的散失减小，进一步提高了热调谐效率。