CN105556770B - 具有完整c波段可调谐性和窄线宽的激光器 - Google Patents

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Abstract

一种激光器，其包括前部镜子(750)；增益区段(745)；相位区段(740)；以及背部镜子(715)，具有梳状反射光谱的前部镜子和背部镜子用于利用游标效应实现完整C波段可调谐性。为了降低背部镜子的反射率峰值光谱的宽度，背部镜子包括干涉仪，干涉仪包括分离器735和位于干涉仪一个臂上的梳状反射器(730)和位于干涉仪另一个臂上的延迟线(720)，梳状反射器可以为取样布拉格光栅，延迟线可以为相位调节区段和高度反射涂层(710)。

Description

具有完整C波段可调谐性和窄线宽的激光器
相关申请案交叉申请
本发明要求2013年5月21日由Hongmin Chen等人递交的且标题为“用于实现完整C波段可调谐性和窄线宽激光器的方法和设备”的第61/825,590号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中。
关于由联邦政府赞助研究或开发的声明
不适用
参考缩微胶片附录
不适用
技术领域
无
背景技术
无源光网络(passive optical network，PON)是一种用于在“最后一英里”上提供网络接入的系统。PON是由在中心局(CO)处的光线路终端(optical line terminal，OLT)、光分配网络(optical distribution network，ODN)和在用户驻地处的多个光网络单元(optical network units，ONU)组成的一点到多点网络。PON也可以包括位于OLT与ONU之间的远程节点(remote node，RN)，例如，在多个用户驻留的道路的末端。
近年来，时分多路复用(time-division multiplexing，TDM)PON，例如，千兆比特PON(Gigabit PON，GPON)和以太网PON(Ethernet PON，EPON)，已经在世界范围部署用于多媒体应用。在TDM PON中，总容量是使用时分多址(time division multiple access，TDMA)方案在多个用户当中共享的，因此用于每个用户的平均带宽可能限制在低于每秒100兆位(megabits per second，Mbps)。
波分多路复用(Wavelength-division multiplexing，WDM)PON被视作用于未来宽带接入服务的非常有前景的解决方案。WDM PON可以提供具有高达每秒10千兆位(gigabitsper second，Gbps)的专用带宽的高速链路。在WDM PON中，每个ONU由专用波长信道服务以与中心局或OLT通信。
一种类型的WDM是致密WDM(dense WDM，DWDM)。DWDM可沿着单根光纤组合在各种波长下的多个光学信号。DWDM PON可提供附加带宽，但是也可能需要使用可调谐激光器，其可以指可经调谐以发出特定波长下的激光束的激光器。那些特定波长可以在C波段中，其可以指在1,528纳米(nm)到1,565nm范围内的波长。因此希望以高性能方式设计此类可调谐激光器。
发明内容
在一个实施例中，本发明包含一种激光器，所述激光器包括：前部镜子(frontmirror，FM)；增益区段，其耦合到FM；相位区段，其耦合到增益区段使得所述增益区段放置在相位区段与FM之间；以及背部镜子(back mirror，BM)，其包括干涉仪并且耦合到相位区段使得所述相位区段放置在BM与增益区段之间。
在另一实施例中，本发明包含一种激光器，所述激光器包括FM和BM，BM间接耦合到FM并且用于将第一光分成第二光和第三光、反射第二光以形成第二反射光、反射第三光以形成第三反射光，并且使得第二反射光和第三反射光发生干涉和组合以形成组合光以使BM的反射率峰值光谱宽度变窄并且允许激光器发出所选定波长下的激光束。
在又一实施例中，本发明包含一种方法，所述方法包括将第一光分成第二光和第三光、反射第二光以形成第二反射光、反射第三光以形成第三反射光，并且使得第二反射光和第三反射光发生干涉和组合以形成组合光以使反射率峰值光谱宽度变窄。
从结合附图以及权利要求书进行的以下详细描述中将更清楚地理解这些以及其它特征。
附图说明
为了更透彻地理解本发明，现参阅结合附图和具体实施方式而描述的以下简要说明，其中的相同参考标号表示相同部分。
图1是可调谐取样光栅分布式布拉格反射器(sampled grating distributedBragg reflector，SGDBR)激光器的示意图。
图2是图1中的激光器的波长相较于反射率的曲线。
图3是图1中的激光器的无源区段有效长度相较于线宽和自由光谱范围(freespectral range，FSR)的曲线。
图4是示出图1的激光器的超级模式的曲线。
图5是示出图1的激光器的邻近模式的曲线。
图6是示出图1的激光器的侧面模式抑制比率(side-suppression ratio，SMSR)的曲线。
图7是根据本发明的实施例的激光器的示意图。
图8是说明图7中的梳状反射器(comb reflector，CR)的参数的图。
图9是用于图7中的BM和CR的建模反射率光谱的曲线。
图10是图9的曲线中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线。
图11是对应于图10中的曲线的光相位的曲线。
图12是图9的曲线中所示的反射率光谱的最左边最大值的曲线。
图13是对应于图12中的曲线的光相位的曲线。
图14是图9的曲线中所示的反射率光谱的最右边最大值的曲线。
图15是对应于图14中的曲线的光相位的曲线。
图16是用于图7中的芯片的建模反射率光谱的曲线。
图17是比较用于常规的SGDBR和图7中的芯片的建模反射率光谱的曲线。
图18是图17的曲线中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线。
图19是说明根据本发明的实施例的使反射率峰值光谱宽度变窄的方法的流程图。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
由于它们的起始，单片集成式可调谐激光源(monolithically-integratedtunable laser sources，MI-TLS)已经广泛用于光通信。单片集成可以意味着装置的所有光学组件集成到单个衬底上。一般而言，MI-TLS可通过增益区段和无源区段的对接接合在磷化铟(indium phosphide，InP)衬底上制造。在此背景下，对接接合可以指使增益区段增长、蚀刻掉增益区段的一部分以及在蚀刻掉的部分中使无源区段增长。增益区段可具有在目标产生激光波长处的较低带隙并且通过电流注入提供增益。腔镜可以在无源区段中制造并且提供波长调谐。
为了提供完整C波段可调谐性，意味着将波长从至少1,528nm调谐到1,565nm的能力，可以使用具有梳状反射光谱的两个或两个以上镜的游标效应。游标效应是用于扩展含有具有不同光栅周期的两个反射器的广泛可调谐的激光器的调谐范围的众所周知的技术，引起在反射光谱中的略微不同的峰值间隔。游标效应可用于减少单个镜的所需波长调谐范围。梳状反射光谱可以指反射或反射率、包括一系列离散的等间距的最大值的光谱，其可以在幅值上改变或不改变。具有梳状反射光谱的镜可被称为梳状反射器(CR)。波长调谐通常是通过电流注入或温度调整实现的。
图1是可调谐取样光栅分布式布拉格反射器(sampled grating distributedBragg reflector，SGDBR)激光器100的示意图。激光器100可能与提供于VijaysekharJayaraman等人的“具有取样光栅的扩展调谐范围半导体激光器的理论、设计和性能”，1993年6月IEEE量子电子学期刊第29卷第6号中的激光器相同。激光器100可以包括FM 110、增益区段120、相位或无源区段130以及BM 140。FM 110和BM 140可以都是具有梳状反射光谱但是不同梳状间隔的取样光栅。光栅可以指具有将光分割且衍射成在不同方向上行进的不同光束的周期性结构的光学组件。取样光栅可以指其中光栅元件以周期性方式移除的光栅。激光器100的组件可以界定腔室。增益区段120可以生成光，并且特定波长可以在所述腔室内振荡而其它波长可能被抑制。最终，激光器100可以从激光器100的左侧沿着页面的平面发出激光束。
图2是图1中的激光器100的波长相较于反射率的曲线200。如图所示，x轴表示以纳米(nm)为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。FM 110的反射率由虚线表示，BM 140的反射率由实线表示，并且两个反射率的乘积由虚线表示。激光器100的腔镜损耗等于该乘积。FM 110反射率光谱可以包括通过等于ΔλFM的量等间隔分开的最大值，并且BM 140反射率光谱可以包括通过等于ΔλBM的量等间隔分开的最大值。ΔλFM和ΔλBM可以分别指FM 110和BM 140的梳状间隔。如可见，最大值形成看起来像普通发梳的图案。乘积的最大值或FM 110反射率和BM140反射率的最大值对齐处可能是激光束可以离开激光器100之处。激光器100的调谐范围ΔλT可以表示乘积的两个最大值之间的波长范围并且可如下表示：
在曲线200中，ΔλFM可以是6.16nm并且ΔλBM可以是5.63nm。使用等式1，ΔλT可以被计算为65.44nm。激光器100可以发出调谐范围内的任何波长处的激光束，方法是对齐FM110的最大反射率与BM 140的最大反射率到该波长。替代于整个调谐范围ΔλT，FM 110的最大所需调谐是ΔλFM并且BM 140的最大所需调谐是ΔλBM。
可调谐激光器具有可能是用于作为发射器中的光源或作为接收器中的本地振荡器的光学相干通信所需的窄线宽。在此背景下，一致性可能意味着在不同频率下的光波发生干涉以形成脉冲，前提是它们具有相对固定的相位关系。相反，非相干性可能意味着在不同频率下的光波发生干涉以形成及时的连续的波(例如，如同在白光中)。在此背景下，线宽可以指激光束的光谱线宽并且可如下表示：
其中以下变量定义适用于：
ΔνSTH：线宽
c：真空中的光速
ηsp：自发发射因数
αi：增益波导的内部损耗
αm：有效镜子损耗
αH：增益材料的线宽提高因数
ηg：增益波导的组折射率
ηi：电流注入效率
I：不考虑翻滚的注入电流
Ith：阈值电流，低于所述阈值电流不会发射光
I-Ith：操作电流
Lg：增益区段的长度
ηp：无源波导的组折射率
Lp：无源区段的有效长度。
有效镜子损耗，αm，可如下表示：
其中以下变量定义适用于：
：FM 110的有效反射率
：BM 140的有效反射率。
然而可以使用增益区段的实际长度，Lp，可替代地使用无源区段的有效长度，因为对于许多类型的波长选择性反射器，例如，分布式布拉格反射器(DBR)，有效光程长度并不等于实际装置大小，因为光是以分布式方式反射回来的。如从等式2中可见，线宽ΔνSTH，与增益区段的长度Lg和无源区段的有效长度Lp成反比；因此，可通过逐渐增大增益区段的长度和逐渐增大无源区段的有效长度而减小线宽。然而，增益区段的长度通常可能不低于500微米(μm)，因为较短的增益区段长度可能引起在较小电流下的LI翻转，这可能限制到增益区段的最大注入电流并且限制输出功率。LI可以指激光器注入电流相较于输出功率的曲线。翻转可以指其中峰值输出功率随着注入电流的增大而开始减小的曲线的点。因此减小线宽的更好的方法是增大无源区段的有效长度，就像在外部腔室激光器中。
图3是图1中的激光器100的无源区段有效长度相较于线宽和FSR的曲线300。FSR也可被称作腔室模室间隔并且可以指两个连续反射光学强度最大值或最小值之间的频率或波长中的间隔。如图所示，x轴表示以微米为单位的无源区段130的有效长度，并且y轴表示以千赫(kHz)为单位的线宽和以纳米为单位的FSR。线宽由实线表示，并且FSR由虚线表示。用于计算曲线300的激光器100的参数可如表1中所示。
表1.激光器100的参数
如从曲线300中可见，逐渐增大无源区段130的有效长度可同时减少线宽和FSR。
激光器100的另一参数可以是SMSR。SMSR可以指中心峰值纵向模式和最接近高阶模式之间的功率的关系。对于激光器100，最差SMSR可能出现在超级模式中的腔室模式处或者邻近模式处，邻近模式可以指邻近主模式的腔室模式。
图4是示出图1的激光器100的超级模式的曲线400。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。FM 110的反射率由虚线表示，BM140的反射率由实线表示，并且两个反射率的乘积由虚线表示。曲线400可以包括超级模式410，它可以是乘积最大值。超级模式的SMSR可以通过那些乘积最大值的宽度和间隔确定。
图5是示出图1的激光器100的邻近模式的曲线500。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。FM 110的反射率由虚线表示，BM140的反射率由实线表示，并且两个反射率的乘积由虚线表示。曲线500可以包括腔室模式510。曲线500也可以包括主模式，它可对应于曲线500中的唯一乘积，也可以对应于图4的曲线400中的最高超级模式410。返回到图5，邻近模式可对应于在较远的左侧上的腔室模式510以及在较远的右侧上的腔室模式510。腔室模式510中的每一个之间的间隔在曲线500中示出为Δ并且可被称为腔室模式间隔或FSR。邻近模式的SMSR可以通过FSR和主模式的宽度确定。
FSR可如下表示：
其中λ是产生激光波长。如同可以从等式4以及图3中看到，FSR与增益区段120的长度和无源区段130的有效长度成反比。因此，虽然逐渐增大无源区段130的有效长度可以减小线宽，它也可减小FSR，这可使激光器100的SMSR降级，除非FM 110和BM 140的反射率光谱的宽度是足够窄的。
图6是示出图1的激光器100的SMSR的曲线600。如图所示，x轴表示主模式的反射率与邻近模式中的一个的反射率的比率，并且y轴表示以分贝(dB)为单位的SMSR。曲线600可基于表1中的值和以下等式导出：
其中以下变量定义适用于：
Δg：模态增益边限
δG：用于主模式的镜子损耗和净模态增益之间的间隔。
等式5提供于LarryA.Coldren等人的“二极管激光器和光子集成电路，第二版，2012年(“Coldren”)”中，其以引用的方式并入。如在Coldren中所建议，δG可如下计算：
其中I-Ith＝3.5Ith。如从图6中可见，随着主模式的反射率与邻近模式中的一个的反射率的比率增大，SMSR也增大。总而言之，为了制成高表现可调谐激光器，可能适合于1)增大无源区段140的有效长度以便减小线宽，以及2)减小FM 110的反射率与BM 140的反射率的乘积的光谱宽度以维持SMSR。乘积的光谱宽度可通过减小FM 110的反射率或BM 140的反射率而减小。
本文中所公开的是改进型可调谐激光器。激光器可关注于减小BM的反射率光谱宽度，因此允许无源区段的有效长度的增大以减小线宽而无需使SMSR降级。具体来说，BM可沿着延迟线组合来自CR的反射光和来自平坦的高反射涂覆(HR涂覆)镜子的反射光。两个反射灯可能发生干涉并且使BM的反射率峰值光谱宽度变窄。来自BM的窄反射率峰值光谱宽度可提供用于无源区段的有效长度的增大，这可以提供用于线宽的减小而无需牺牲SMSR。因此激光器可以MI-TLS方式实现完整C波段可调谐性和子兆赫(MHz)窄线宽。激光器可以用于DWDM系统作为用于在例如两个CO之间的许多公里(km)上发射的长途发射器的光源，或以其它合适的方式。
图7是根据本发明的实施例的激光器芯片700的示意图。芯片700可以包括：背面705，其包括HR涂层710、BM 715、相位区段740、增益区段745、FM 750；以及正面755，其包括减反射(anti-reflection，AR)涂层760。组件可以如图所示布置或者以任何其它合适的方式布置(例如，组件可直接或间接耦合)。两个组件，例如，相位区段740和增益区段745，可以据称是直接耦合的，前提是它们之间没有放置其它组件。两个组件，例如，相位区段740和FM750，可以据称是间接耦合的，前提是它们之间放置了至少一个其它组件，例如，如果增益区段745放置在它们之间。芯片700的组件可以界定腔室。增益区段745可以生成光，并且特定波长可以在所述腔室内振荡而其它波长可能被抑制。芯片700可随后沿着页面的平面从正面755发出激光束。
相位区段740可以使腔室模式与由BM 715和FM 750界定的反射率光谱峰值对齐。相位区段740也可以通过局部温度改变或电流注入提供波长的精细控制。相位区段740可以包括适合于提供那些功能的任何材料。
增益区段745可通过电流注入调谐提供光学增益。增益区段745可以包括适合于提供该功能的任何材料。举例来说，增益区段745可以包括组III-V化合物，例如，磷化砷镓铟(InGaAsP)或砷化铝镓铟(InGaAlAs)。
FM 750可以是CR。FM 750可提供通过局部温度调谐或电流注入调谐可调谐的反射率光谱最大值。FM 750可以包括适合于提供那些功能的任何材料。
AR涂层760可消除不希望的反射。AR涂层760可以包括适合于减反射(例如，小于或等于大约0.1％的反射)的任何材料。AR涂层760可以或可以不跨越正面755的整个长度形成。
BM 715可以包括分离器735、延迟线720、CR 730和终端器725。BM可以包括或充当干涉仪，并且因此被称作干涉仪。干涉仪可以指造成两个或两个以上波以干涉且组合成具有富含意义的特性的单个波的装置。下文中相对于BM 715的组件和BM 715的组件的相互作用更全面地描述干涉仪功能。BM 715可具有窄反射率峰值光谱宽度，这在下文中进一步讨论。
分离器735可以是功率分离器并且可以将从相位区段740接收的光分成到延迟线720的光以及到CR 730的光。分离器735还可以将从延迟线720接收的反射光与从CR 730接收的反射光组合成到相位区段740的光。当来自延迟线720和CR 730的反射光具有相同或基本上相同的相位时，在两个反射光之间可能存在相长干涉使得所组合的光的反射率处于峰值。当来自延迟线720和CR 730的反射光具有不同相位时，可能存在两个反射光之间的相消干涉使得组合光的反射率并不处于峰值。来自延迟线720和CR 730的反射光可组合和干涉以便使BM 715的反射率峰值光谱宽度变窄。在此背景下，窄可以是意味着当采用延迟线720和CR 730时与当使用CR 730或任何单独的CR时相比反射率峰值光谱宽度较窄的相对术语。窄反射率峰值光谱宽度还可以意味着0.6纳米或更小的反射率峰值光谱宽度。分离器735可以是1x2多模干涉(multi-mode interference，MMI)装置、2x2MMI装置、定向耦合器、Y分支分离器或另一合适装置。分离比可以是50:50或任何合适的比率。
延迟线720可从分离器735将光导引到背面705，其中光可以被反射离开HR涂层710。延迟线720可随后将来自背面705和HR涂层710的反射光导引回分离器735。反射光的相位可通过电流注入调谐或局部温度调谐来调整。延迟线720的长度和相位可经调整使得所需波长具有CR 730与延迟线720的反射之间的相长干涉并且使得BM 715维持平坦的梳状特性。具体来说，延迟线720的长度可以某种方式选择使得延迟线720与CR 730的有效长度之间的光程长度差异是取样周期的整数倍，使得当CR730与延迟线720反射器之间的相长干涉通过调整延迟线720的相位针对一个峰值发生时，相长干涉也与CR 730的其它峰一起发生。延迟线的长度可以长于CR 730的有效长度约200μm到400μm。
HR涂层710可反射来自延迟线720的光并且因此提供针对BM 715的反射率的一部分。HR涂层710可以包括适合于高度反射(例如，大于或等于大约90％反射)的任何材料。HR涂层710可以或可以不跨越背面705的整个长度形成。
如名称所暗示，CR 730可提供具有梳状光谱的反射率。光谱的最大值可通过电流注入调谐或局部温度调谐来调整。CR 730可以是SGDBR、相位光栅DBR、环形谐振器或提供两个或两个以上反射最大值的另一合适的装置。
终端器725可以在CR 730之后并且防止从背面705到CR 730的不希望的反射。终端器725可以通过以下项形成：增益区段材料的对接接合；例如砷化铟镓(InGaAs)等另外吸收材料的生长，当不存在电流注入时这可能具有高吸收损耗(例如，小于或等于大约0.1％反射)；朝向背面的弯曲波导；或终止波导远离背面705使得来自背面705的反射光并不返回到波导。替代地，终端器725可以通过那些方法的任何合适的组合形成。
如果使用用于CR 730的取样光栅那么芯片700可被称为延迟线干涉仪SGDBR(delayed line SGDBR，DLI-SGDBR)或者如果使用用于CR 730的相位光栅那么可以被称为DLI相位光栅DBR(DLI phase grating DBR，DLI-PGDBR)。芯片700的组件可以包括波导材料。除用于增益区段745和终端器725的波导材料之外，波导材料可以包括低损耗材料，例如，磷化砷镓铟(GaxIn1-xAsyP1-y)或具有高带隙的其它合适的材料。
以下是芯片700的建模性能特征。模型可假定SGDBR CR 730，然而所述原理还可以适用于具有两个或两个以上反射峰的其它CR 730，例如PGDBR和环形谐振器。用于HR涂层710、延迟线720和分离器735的参数可以如表2中所示。
表2.用于HR涂层710、延迟线720和分离器735的参数
用于CR 730的参数可以如表3中所示。
表3.用于CR 730的参数
用于FM 750的参数可以如表4中所示。
表4.用于FM 750的参数
图8是说明图7中的CR 730的参数的图800。图800可说明用于CR730的表3中的SGDBR参数。具体来说，图800可说明光栅间距、突发窗长度和周期长度的关系。
图9是用于图7中的BM 715和CR 730的建模反射率光谱的曲线900。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。BM 715的反射率由实线表示，并且CR 730的反射率由虚线表示。如可见，反射率峰值宽度可以较窄。如上所述，延迟线720的长度和相位可经调整使得所需波长具有CR 730与延迟线720的反射之间的相长干涉并且使得BM 715维持平坦的梳状特性。
图10是图9的曲线900中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线1000。具体来说，曲线1000可示出介于大约1,545.5纳米与大约1,546纳米之间的曲线900的最大值。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。BM 715的反射率由实线表示，并且CR 730的反射率由虚线表示。如可见，与当单独使用SGDBR时相比，BM715反射率峰值光谱的半高全宽(full width at half maximum，FWHM)可以减小大于一半。FWHM可以指曲线上的点之间的距离，在这种情况下，曲线是BM 715反射率峰值光谱，此处功能到达其最大值的一半。BM 715反射率的最大值可以略微地大于0.8，因此一半的最大值可以是约0.4。BM 715反射率峰值光谱在大约1,545.55纳米和大约1,545.85处可达到0.4，因此FWHM可以是约0.3纳米。BM 715反射率峰值光谱的总宽度可以是约0.6纳米。
图11是对应于图10中的曲线1000的光相位的曲线1100。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示以弧度为单位的相位。延迟线720的相位由实线表示，并且CR730的相位由虚线表示。如通过比较图11到图9可见，当延迟线720和CR 730的相位重叠时BM715具有相长干涉，并且因此具有峰值反射率。
图12是图9的曲线900中所示的反射率光谱的最左边最大值的曲线1200。具体来说，曲线1200可示出介于大约1,534.3纳米与大约1,534.9纳米之间的曲线900的最大值。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。BM 715的反射率由实线表示，并且CR 730的反射率由虚线表示。如在图10中，曲线1200可示出与当单独使用SGDBR时相比BM 715反射率峰值光谱的FWHM可以减小大于一半并且示出BM 715反射率峰值光谱的宽度可以是约0.6纳米。
图13是对应于图12中的曲线1200的光相位的曲线1300。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示以弧度为单位的相位。延迟线720的相位由实线表示，并且CR730的相位由虚线表示。如在图11中，当延迟线720和CR 730的相位重叠时曲线1300可示出BM 715具有相长干涉，并且因此具有峰值反射率。
图14是图9的曲线900中所示的反射率光谱的最右边最大值的曲线1400。具体来说，曲线1400可示出介于大约1,556.7纳米与大约1,557.3纳米之间的曲线900的最大值。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。BM 715的反射率由实线表示，并且CR 730的反射率由虚线表示。如在图10和12中，曲线1400可示出与当单独使用SGDBR时相比BM 715反射率峰值光谱的FWHM可以减小大于一半并且示出BM715反射率峰值光谱的宽度可以是约0.6纳米。
图15是对应于图14中的曲线1400的光相位的曲线1500。如图所示，x轴表示以纳米为单位的波长，并且y轴表示以弧度为单位的相位。延迟线720的相位由实线表示，并且CR730的相位由虚线表示。如在图11和13中，当延迟线720和CR 730的相位重叠时曲线1500可示出BM 715具有相长干涉，并且因此具有峰值反射率。
图16是用于图7中的芯片700的建模反射率光谱的曲线1600。曲线1600可解释BM715和FM 750这两者，其中的后者也可以是CR。曲线1600可以基于用于表4中的FM 750的参数。如图所示，x轴表示以纳米(nm)为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。BM 715的反射率由实线表示，FM 750的反射率由虚线表示，并且两个反射率的乘积由虚线表示。如通过表示超级模式1610的中间最大值和表示侧面模式1620的另一最大值所示，芯片700可维持良好的SMSR，所述侧面模式具有与超级模式1610相比的不太显著的反射率。
图17是比较用于常规的SGDBR和图7中的芯片700的建模反射率光谱的曲线1700。图18是图17的曲线1700中所示的反射率光谱的中间最大值的曲线1800。如图17和18这两者中所示，x轴表示以纳米(nm)为单位的波长，并且y轴表示作为常数或任意单位的反射率。常规的或先前SGDBR的反射率由实线表示，并且芯片700的反射率由虚线表示。用于常规SGDBR和芯片700这两者的反射率可表示来自背部镜子和前部镜子的组合反射率，尤其是用于芯片700的BM 715和FM 750。用于常规SGDBR和芯片700这两者的CR可以是相同的，并且表2-4中的参数也可以是相同的。与常规的SGDBR相比，图17和18展现芯片700中的BM 715可能未使SMSR降级。另外，芯片700可显著减小腔室反射率光谱宽度，允许较长的有效无源区段长度，这可引起较窄线宽。
图19是说明根据本发明的实施例的使反射率峰值光谱宽度变窄的方法1900的流程图。可以在芯片700中实施方法1900，确切地说在BM 715中，或在另外合适的装置中。在步骤1910处，第一光可以分成第二光和第三光。举例来说，分离器735可以将第一光朝向延迟线720分成第二光并且朝向CR 730分成第三光。在步骤1920处，第二光可以经反射以形成第二反射光。举例来说，HR涂层710可反射第二光以形成第二反射光。在步骤1930处，第三光可以经反射以形成第三反射光。举例来说，CR 730可反射第三光以形成第三反射光。在步骤1940处，可以使得第二反射光和第三反射光发生干涉和组合以形成组合光以使反射率峰值光谱宽度变窄。举例来说，分离器735可以使得第二反射光和第三反射光发生干涉和组合以形成组合光以使反射率峰值光谱宽度变窄。
本发明公开至少一项实施例，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征作出的变化、组合和/或修改均在本发明公开的范围内。因组合、合并和/或省略所述实施例的特征而得到的替代性实施例也在本发明的范围内。在明确说明数字范围或限制的情况下，此类表达范围或限制可以被理解成包括在明确说明的范围或限制内具有相同大小的迭代范围或限制(例如，从约为1到约为10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公开具有下限Rl和上限Ru的数字范围，则明确公开了此范围内的任何数字。具体而言，在所述范围内的以下数字是明确公开的：R＝Rl+k*(Ru-Rl)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定义的两个数字R定义的任何数字范围也是明确公开的。除非另有说明，否则使用术语“约”是指随后数字的±10％。相对于权利要求的任一元素使用术语“选择性地”意味着所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用如“包括”、“包含”和“具有”等较广术语应被理解为提供对如“由……组成”、“基本上由……组成”以及“大体上由……组成”等较窄术语的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的说明限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的标的物的所有等效物。每一和每条权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。对所述揭示内容中的参考进行的论述并非承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文本中，其提供补充本发明的示例性、程序性或其它细节。
虽然本发明多个具体实施例，但应当理解，所公开的系统和方法也可通过其它多种具体形式体现，而不会脱离本发明的精神或范围。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或合并。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间部件间接地耦合或通信。其它变更、替换、更替示例对本领域技术人员而言是显而易见的，均不脱离此处公开的精神和范围。

Claims (18)

1.一种激光器，其特征在于，包括：
前部镜子，其中，所述前部镜子包括第一梳状反射器；
增益区段，其耦合到所述前部镜子；
相位区段，其耦合到所述增益区段使得所述增益区段放置在所述相位区段与所述前部镜子之间；以及
背部镜子，其包括干涉仪，其中所述背部镜子耦合到所述相位区段使得所述相位区段放置在所述背部镜子与所述增益区段之间；
所述干涉仪包括：
分离器，包括三个端口，第一端口耦合至相位区段，第二端口耦合至延迟线，第三端口耦合至第二梳状反射器；
所述延迟线，其耦合到所述分离器使得所述分离器位于所述延迟线与所述相位区段之间；
所述第二梳状反射器，其耦合到所述分离器使得所述分离器位于所述第二梳状反射器与所述相位区段之间；
高度反射涂层，其耦合到所述延迟线使得所述延迟线位于所述高度反射涂层与所述分离器之间；以及
终端器，其耦合到所述第二梳状反射器使得所述第二梳状反射器放置在所述终端器与所述分离器之间；
所述分离器，还用于接收所述延迟线和所述高度反射涂层反射的第一反射光和所述第二梳状反射器反射的第二反射光，将所述第一反射光和所述第二反射光进行干涉，得到干涉光，其中，所述干涉光的光功率谱比所诉第二反射光的光功率谱窄。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器进一步包括：
正面，其包括减反射涂层并且耦合到所述前部镜子使得所述前部镜子放置在所述正面与所述增益区段之间。
3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述分离器是1x2多模干涉装置。
4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述分离器是2x2多模干涉装置。
5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述分离器是定向耦合器。
6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述分离器是Y分支装置。
7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二梳状反射器是取样光栅分布式布拉格反射器。
8.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二梳状反射器是相位光栅分布式布拉格反射器。
9.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二梳状反射器是环形谐振器。
10.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述终端器通过以下项中的一个形成：
所述增益区段的对接接合；
当不存在电流注入时具有高吸收损耗的吸收材料的增长；
朝向背面使波导弯曲；以及
以足够防止从所述背面捕获反射光的距离终止所述终端器。
11.一种激光器，其特征在于，包括：
前部镜子，其中，所述前部镜子包括第一梳状反射器；以及
背部镜子，其间接耦合到所述前部镜子并且用于：
将第一光分成第二光和第三光；
通过第二梳状反射器反射所述第二光以形成第二反射光；
通过延迟线和高度反射涂层，反射所述第三光以形成第三反射光；以及
使得所述第二反射光和所述第三反射光发生干涉和组合以形成组合光，其中，所述组合光的光功率谱比所述第二反射光的光功率谱窄。
12.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，选定波长在包括介于1,528纳米与1,565纳米之间的波长的C波段内。
13.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，所述前部镜子用于提供通过局部温度调谐或电流注入调谐可调谐的反射率光谱最大值。
14.根据权利要求11所述的激光器，其特征在于，进一步包括增益区段，所述增益区段耦合到所述前部镜子并且用于通过电流注入提供光学增益。
15.根据权利要求14所述的激光器，其特征在于，进一步包括相位区段，所述相位区段耦合到所述增益区段并且用于：
使腔室模式与由所述背部镜子和所述前部镜子界定的峰值反射对齐；以及
通过局部温度改变或电流注入提供波长的精细控制。
16.一种光反射方法，其特征在于，包括：
将第一光分成第二光和第三光；
通过梳状反射器，反射所述第二光以形成第二反射光；
通过延迟线和高度反射涂层，反射所述第三光以形成第三反射光；以及
使得所述第二反射光和所述第三反射光发生干涉和组合以形成组合光，其中，所述组合光的光功率谱比所述第二反射光的光功率谱窄。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在使得所述第二反射光发生干涉和组合之前调整所述第二反射光的相位；以及
发出在包括至少介于1,528纳米与1,565纳米之间的波长的C波段内的激光束。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：
使腔室模式与由背部镜子和前部镜子界定的峰值反射对齐；
通过局部温度改变或电流注入提供波长的精细控制；
通过电流注入提供光学增益；以及
提供通过局部温度调谐或电流注入调谐可调谐的反射率光谱最大值。
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