[发明专利]非对称结构相移光栅及DFB半导体激光器

说明书

本申请揭示了一种非对称结构相移光栅及DFB半导体激光器，所述相移光栅包括位于相移光栅非中心位置的相移结构及位于相移结构两侧的第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅的光栅周期相等、且光栅占空比相等或光栅占空比之和等于1，所述第一光栅和第二光栅的长度不同，第一光栅和第二光栅中邻近相移结构两侧的刻蚀深度小于远离相移结构两侧的刻蚀深度。本申请能实现光功率的非对称输出，提高了激光器的输出光功率；减小相移结构附近的折射率调制，有效减弱空间烧孔效应的影响，提高了激光器的单模稳定性。

技术领域

本申请属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种非对称结构相移光栅及DFB半导体激光器。

背景技术

分布反馈(DFB)半导体激光器，已经成为光通信网络中必不可少的光源，在DWDM和CWDM 等各种波分复用系统中发挥着重要的作用。

对于有源光通信器件，无论是在光通信网络还是在光子集成芯片中，分布反馈(DFB)半导体激光器因其良好的单模特性而受到青睐。早期的 DFB半导体激光器，其折射率是被周期性地均匀调制的，这种激光器在布拉格波长两侧，对称地存在两个谐振腔损耗相同并且最低的模式，称之为两种模式简并，如果在光栅的中心引入一个四分之一波长(λ/4)的相移，就可以消除双模简并。这种方法的最大优点在于其模式阈值增益差大，可以实现真正的动态单模工作，这是实现激光器单模工作的有效方法，在光通信系统中应用广泛。

DFB半导体激光器中，在相同外部注入电流的情况下，需要尽可能地获得较大的有效光功率，提高对注入电流的利用率。为了增大DFB半导体激光器的有效输出光功率，通常将非对称结构引入相移光栅DFB半导体激光器中，常见的非对称结构有：

1)两个出光端面的反射率大小不对称，即在激光器一端面上镀高反射膜(HR)，另一个端面上镀抗反射膜(AR)的方式来实现两端面反射率的不对称，达到改变DFB半导体激光器两端面的输出功率之比的目的；

2)将光栅相移偏离激光器中心位置，偏向激光器输出端。

对于结构1，如果激光器是分立器件，是可以在激光器一端面镀上高反射膜(HR)，另一个端面镀上抗反射膜(AR)的方式来分配激光器两个端面的输出激光功率，但高反射膜会带来随机相位的影响，导致激光器跳模，随机相位对激光器产生的负面影响无法控制，目前尚未找到有效解决随机相位影响的方法。另外，对于未来光子集成芯片，即各种光子器件通过选择区域外延生长技术或对接生长技术集成在一起的芯片，无法通过镀膜的方法实现DFB激光器两端面激光的非对称输出。对于结构2，相移偏离中心位置偏向激光输出端，虽能提高输出端的光功率，但相移偏离中心会加剧空间烧孔效应的影响，降低单模稳定性和成品率。

发明内容

本申请一种非对称结构相移光栅，所述相移光栅包括位于相移光栅非中心位置的相移结构及位于相移结构两侧的第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅的光栅周期相等、且光栅占空比相等或光栅占空比之和等于1，所述第一光栅和第二光栅的长度不同，第一光栅和第二光栅中邻近相移结构两侧的刻蚀深度小于远离相移结构两侧的刻蚀深度。

一实施例中，所述相移结构的相移量为0、λ/4、λ/8、或λ，λ为相移光栅的输出波长。

一实施例中，所述第一光栅和第二光栅的占空比为(0，1)范围内的任意值且两者占空比相等，或第一光栅和第二光栅的占空比分别在(0，0.5)和(0.5，1)范围且两者之和等于1。

一实施例中，所述第一光栅和第二光栅的长度之比满足1<L₁:L₂≤3，L₁和L₂分别为第一光栅和第二光栅的长度。