[发明专利]用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅

说明书

一种用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅，涉及透射型光栅，包括一透明材料制成的衬底，所述衬底上设有高折射率材料制成的光栅层，该光栅层折射率为3.48，所述光栅层的周期为0.85‑1微米、刻蚀深度为90‑200纳米，所述光栅层的光栅占空比为0.4。本发明要解决的技术问题是针对1.5‑1.62微米的波长范围，实现P偏振稳定的衍射效率，提供一种适用于光通信波段用激光器的宽带透射型光栅。

技术领域

本发明涉及透射型光栅，特别是一种用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅。

背景技术

1964年，世界上首个外腔半导体激光器的实验被Crowe和Craig验证。1981年，Fleming和Mooradian发表了第一篇详细论述外腔可调谐半导体激光器特性的文章，此后，外腔半导体激光器的研究在全球范围内开始活跃起来。如今，外腔半导体激光器的研究热点已转移到大范围连续调谐、频率稳定和拓展应用等方面，其商品被广泛用于频分复用和相干光通信系统。

目前，外腔可调谐半导体激光器已经发展出来了多种结构，虽然各不相同，但它们的设计原则都一样，就是在外腔中插入分光元件，通过调节分光元件与腔外的反馈机构来实现激光波长的调谐。目前比较流行的两种外腔结构是基于光栅的Littrow结构和Littman-Metcalf结构。这两种结构的特点是均采用光栅作为分光元件和反馈机构。应用于外腔可调谐激光器的光栅，要求-1级衍射带宽尽量宽，0级透过或反射率高，以实现宽带可调谐和高效率激光输出。

当光栅周期小于波长或者与波长接近时，高密度矩形光栅的衍射理论，不能由简单的标量光栅衍射方程来解释，而必须采用矢量形式的麦克斯韦方程并结合边界条件，通过编码的计算机程序精确地计算出结果。Moharam等人已给出了严格耦合波理论的算法【在先技术2:M.G Moharam et al.，J.Opt.Soc.Am.Α.12，1077(1995)】，可以解决这类高密度光栅的衍射问题。光通信波段C波段和L波段涵盖了1.5微米到1.62微米的波长，在此大范围内实现光栅衍射效率一致，是实现宽带稳定调谐的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对1.5-1.62微米的波长范围，实现P偏振稳定的衍射效率，提供一种适用于光通信波段用激光器的宽带透射型光栅，其技术方案如下：

一种用于激光器的光通信波段宽带透射型光栅，包括一透明材料制成的衬底，所述衬底上设有高折射率材料制成的光栅层，该光栅层折射率为3.48，所述光栅层的周期为0.85-1微米、刻蚀深度为90-200纳米，所述光栅层的光栅占空比为0.4。

进一步地，所述光栅层的周期为920纳米、刻蚀深度为130纳米。特别是当光栅层的周期为920纳米，光栅占空比为0.4，光栅层的刻蚀深度为130纳米时，-1级P偏振光在1.5~1.62微米波长范围内以利特罗角度58度入射时，其衍射效率稳定在9%，0级透过率高于82%，能满足外腔激光器的宽带稳定可调需求。

进一步地，所述衬底为熔融石英。

进一步地，所述光栅层为单晶硅或多晶硅薄膜。

依据上述技术方案，本发明的宽带透射型光栅，具有结构简单，容易实现，带宽性能好高等特点。可利用成熟的半导体工艺批量生产，满足外腔激光器宽带可调谐要求。特别是当光栅层的周期为920纳米，光栅占空比为0.4，光栅层的刻蚀深度为130纳米时，-1级P偏振光在1.5~1.62微米波长范围内以利特罗角度58度入射时，其衍射效率稳定在9%，0级透过率高于82%，能满足外腔激光器的宽带稳定可调需求。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的几何结构示意图；