CN104518425A - 斜腔半导体光放大器的耦合方法 - Google Patents
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Abstract
一种斜腔半导体光放大器的耦合方法，包括以下步骤：步骤1：根据半导体光放大器芯片中的斜波导的倾斜角计算光的出射角；步骤2：以出射角顺时针旋转半导体光放大器的芯片，使出射光为水平方向；步骤3：芯片出射光的耦合光纤分别对准芯片两端腔面的出射光方向；步骤4：固定两端的耦合光纤，使光纤对准波导的出光方向，完成耦合。本发明能够高效耦合斜腔半导体光放大器芯片，具有结构简单和方便适用的特点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光放大器制备领域，特别是斜腔半导体光放大器芯片的耦合方法。
技术背景
半导体光放大器具有体积小，重量轻，价格低廉，功耗低，增益大，易于与其它半导体器件集成。半导体光放大器即可以用于光传输系统的前置放大，后置放大，在线放大，又可以利用交叉增益调制，交叉相位调制，四波混频等构成光开关，波长变换等器件，因此对未来的全光高速通信网将产生深远影响。作为全光通信系统中的关键器件半导体光放大器(SOA)，其增益、饱和输出功率，噪声等性能都是非常重要的参数，改善器件的性能，提高芯片与光纤的耦合效率是非常重要因素之一。
为了提高半导体光放大器增益谱带宽，减小共振的共振作用，半导体放大器管芯采用斜波导设计，从而也导致了半导体光放大器出光方向沿波导方向发生倾斜，出射光线的中心不在垂直腔面的水平线上，发生一定的偏移，由于半导体光放大器是阈值以下工作，出光功率较低，光线出射发散角也大，摆放光纤的位置不合适，则损耗很大，耦合效率极低。因此，提高斜波导半导体光放大器的耦合效率，多年来一直是业内非常关心和重视的问题。半导体光放大器与单模光纤的耦合一直是一个重要的研究内容，光放大器是双端出光，对于斜波导的芯片，我们根据理论计算，从两个端面出来的光并不在一条直线上而是错开一定的距离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种斜腔半导体光放大器的耦合方法，其能够高效耦合斜腔半导体光放大器芯片，具有结构简单和方便适用的特点。
为实现上述目的，本发明提供一种斜腔半导体光放大器的耦合方法，包括以下步骤：
步骤1：根据半导体光放大器芯片中的斜波导的倾斜角计算光的出射角；
步骤2：以出射角顺时针旋转半导体光放大器的芯片，使出射光为水平方向；
步骤3：芯片出射光的耦合光纤分别对准芯片两端腔面的出射光方向；
步骤4：固定两端的耦合光纤，使光纤对准波导的出光方向，完成耦合。
本发明的有益效果是：结构简单、操作灵活方便，容易对准等，可以大大提高耦合效率。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术方案和优点，以下结合实例及附图说明对本发明做进一步描述，其中：
图1是本发明的方法流程图；
图2为斜腔半导体光放大器的耦合平面图。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明提供一种斜腔半导体光放大器的耦合方法，包括以下步骤：
步骤1：根据半导体光放大器芯片中的斜波导的倾斜角计算光的出射角，该半导体光放大器中的波导与芯片端面倾斜7°-10°，芯片长8003000μm，所述芯片腔面镀双层增透膜，腔面为长方形；
步骤2：以出射角顺时针旋转半导体光放大器的芯片，使出射光为水平方向，根据半导体光放大器芯片中的波导的倾斜度α0°，计算出波导从芯片端面的出光方向α3°，调整芯片的旋转角度；
步骤3：芯片出射光的耦合光纤分别对准芯片两端腔面的出射光方向，其中左右两根光纤平行放置，间距小于1mm，与腔面法线成±α3°角；
步骤4：固定两端的耦合光纤，使光纤对准波导的出光方向，完成耦合。
为了减小半导体光放大器的端面反射，制备半导体光放大器芯片采用斜波导的方法，波导与谐振腔面有α0的倾斜角，如图2所示，但这给波导与光纤的耦合带来了很大的困难。如果将光纤直接对准半导体光放大器芯片腔面或波导，耦合输出光功率小，损耗大，影响半导体光放大器的性能。通常在半导体光放大器芯片腔面镀两层抗反射膜，折射率分别为n1和n2，当光线从半导体光放大器芯片中传出时，光经过腔面到介质n1要发生折射，折射角为α1，从介质n1到介质n2折射角为α2，然后再从n2到空气折射角为α3，所以出射光与波导方向有一夹角(α3-α0)，因此斜腔半导体光放大器芯片与光纤在耦合封装时，耦合光纤应对准芯片出光方向，按图2所示的方法，将水平放置的芯片逆时针旋转片α3°角，左端光纤与端面成-α3°角(下偏)放置，右端光纤与端面成α3°角(上偏)放置，因此，与斜波导芯片偏离(α3-α0)偏角，分别向上和向下倾斜α3°对准出光方向，这样光纤耦合效率更高，因为腔长在800-3000μm，所以两平行光纤放置间距小于1mm，两根光纤刚好能从水平放置的管壳两端输出，方便耦合、利于光纤的固定和稳定。本发明有效地提高了斜腔波导与光纤的耦合效率。
例如：InGaAs半导体光放大器芯片，波导与端面成α0＝7°角，波导折射率约为3.55，端面镀双层膜，第一层折射率为为1.755，第二层折射率为1.527，然后进入空气(假设空气的折射率为1)，根据斯涅耳定律：sinα1/sinα2＝n2/n1，其中，n1、n2分别为入射介质和出射介质的折射率，α1、α2分别为入射角和折射角。则经过两层介质膜到空气中的出射光的方向α3＝25.6°。图2逆时针旋转25.6°。出光方向成水平方向，所以耦合时，光纤分别应该与芯片端面法线成25.6°，与波导成18.6°。如果腔长1000μm，则根据计算两根光纤之间的平行间距为0.322μm(即：1000*sin(18.6°)/cos(7°))，小于1mm。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种斜腔半导体光放大器的耦合方法，包括以下步骤：
步骤1：根据半导体光放大器芯片中的斜波导的倾斜角计算光的出射角；
步骤2：以出射角顺时针旋转半导体光放大器的芯片，使出射光为水平方向；
步骤3：芯片出射光的耦合光纤分别对准芯片两端腔面的出射光方向；
步骤4：固定两端的耦合光纤，使光纤对准波导的出光方向，完成耦合。
2.根据权利1所述的斜腔半导体光放大器的耦合方法，其中半导体光放大器中的波导与芯片端面倾斜7°-10°，芯片长800-1000μm。
3.根据权利1所述的斜腔半导体光放大器的耦合方法，其中芯片腔面镀双层增透膜，腔面为长方形。
4.根据权利1所述的斜腔半导体光放大器的耦合方法，其中根据半导体光放大器芯片中的波导的倾斜度α0°，计算出波导从芯片端面的出光方向α3°，调整芯片的旋转角度。
5.根据权利1所述的斜腔半导体光放大器的耦合方法，其中左右两根光纤平行放置，间距小于1mm，与腔面法线成±α3°角。
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| CN201410784618.1A CN104518425A (zh) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | 斜腔半导体光放大器的耦合方法 |
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| CN102629732A (zh) * | 2011-02-04 | 2012-08-08 | 索尼公司 | 次载具、次载具组件和次载具装配方法 |
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2014
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