CN107624206B - 包括集成调谐元件的游标效应dbr激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种游标效应DBR激光器，该游标效应DBR激光器具有沿着所述激光器长度均匀的激光器注入电流泵浦。所述激光器可以包括与激光器注入元件分开的一个或多个调谐元件，并且这些调谐元件可以用于控制所述激光器的一个或多个部分的温度或模式折射率。通过温度变化、电光效应或经由一个或多个调谐元件的其他手段，可以直接控制每个衍射光栅的折射率。通过直接控制所述衍射光栅的温度和/或折射率，所述均匀泵浦型游标效应DBR激光器可能够具有更宽的调谐范围。另外，通过单个电极实现所述激光器的均匀泵浦可以减少或消除由例如激光器脊上的金属触点之间的间隙造成的界面反射，这样可以尽可能减少多模式操作和模式跳跃。

Description

包括集成调谐元件的游标效应DBR激光器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2015年4月30日提交的美国临时专利申请No.62/155,385的权益，该申请的全部公开内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本发明整体涉及包括集成调谐元件的分布式布拉格反射器(DBR)半导体激光器，更具体地涉及游标效应DBR激光器，该游标效应DBR激光器具有沿着激光器长度均匀的激光器注入电流泵浦。
背景技术
许多应用都需要用到半导体激光器，诸如痕量气体检测、环境监测、生物医学诊断、电信和工业过程控制应用。这些应用可以受益于具有极窄线宽和单频发射的可调谐激光器。
常规DBR激光器可以通过加热注入电流的子基座或调制来进行调谐，该注入电流进入定位于设备的光栅部分或增益部分上方的一个或多个电极中。然而，这些常规DBR激光器的调谐性能会受限于缓慢的调制时间和较窄的调谐范围。这些常规DBR激光器的调谐范围可以利用“游标效应”来大幅扩大。游标效应DBR激光器(包括游标效应取样光栅(SG)DBR激光器、游标效应反相光栅DBR激光器、游标效应超结构光栅(SSG)DBR激光器和游标效应二进制叠加光栅(BSG)DBR激光器)可以具有扩大的调谐范围，但经常具有不可预测的波长调谐行为，因此可需要广泛的制造后表征以及精确的温度和电流控制，才能实现可预测的波长输出。
发明内容
本发明涉及一种具有沿着激光器长度均匀的激光器注入电流泵浦的游标效应DBR激光器。该激光器可以包括与激光器注入元件分开的一个或多个调谐元件，并且这些调谐元件可以用于控制激光器的不同部分的温度或模式折射率。该激光器可以具有相对于标准游标效应DBR激光器得到改善的调谐特征和稳定性。
附图说明
图1示出了可在其中实现本公开的示例的示例性系统。
图2A示出了根据本公开的示例的示例性游标效应DBR激光器的顶视图。
图2B示出了根据本公开的示例的示例性游标效应DBR激光器的纵视图。
图2C示出了根据本公开的示例的示例性游标效应DBR激光器的剖视图。
图2D示出了根据本公开的示例的游标效应DBR激光器的光栅部分和总光学腔的示例性反射光谱。
图3A示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的示例性游标效应DBR激光器的剖视图。
图3B示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的游标效应DBR激光器的光栅部分的调谐电流具有变化差异的发射波长的示意图。
图4A至图4B示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应SG-DBR激光器的顶视图和纵视图。
图4C示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应SG-DBR激光器的顶视图。
图4D至图4E示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型反相光栅游标效应DBR激光器的顶视图和纵视图。
图4F至图4G示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应SSG-DBR激光器的顶视图和纵视图。
图4H至图4I示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应BSG-DBR激光器的顶视图和纵视图。
图4J示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的光栅部分的调谐电流具有变化差异的发射波长的示意图。
图5A至图5I示出了根据本公开的示例的用于制造包括集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性层叠结构的剖视图。
图5J示出了根据本公开的示例的用于制造包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性过程流程。
图6A至图6D示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的光栅部分和总光学腔的示例性反射光谱。
图7示出了根据本公开的示例的用于继续调谐包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性流程图。
图8示出了根据本公开的示例的包括均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性系统，该均匀泵浦型游标效应DBR激光器包括集成调谐元件。
图9示出了根据本公开的示例的用于优化包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的调谐电流和泵电流的示例性过程流。
具体实施方式
在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实施的特定示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性变更。
下文将参考附图所示的示例来详细描述各种技术和过程流程步骤。在以下描述中，阐述了众多具体细节，以便提供对本文描述或提到的一个或多个方面和/或特征的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，本文描述或提到的一个或多个方面和/或特征可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施。在其他情况下，为了避免模糊本文描述或提到的一些方面和/或特征，众所周知的过程步骤和/或结构将不予以详细描述。
尽管可以按照先后顺序来描述过程步骤或方法步骤，但此类过程和方法可以配置为以合适顺序工作。换句话说，在本公开中可以描述的步骤的任何序列或顺序本身并不表示这些步骤需要按此顺序执行。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中描述的过程的例示并不意味着所示过程不包括对过程的其他改变和修改，也不意味着所示过程或其任何步骤对于一个或多个示例是必需的，而且也不意味着所示过程是优选的。
本公开涉及一种具有沿着激光器长度均匀的激光器注入电流泵浦的游标效应DBR激光器。该激光器可以包括与激光器注入元件分开的一个或多个调谐元件，并且这些调谐元件可以用于控制激光器的一个或多个部分的温度或模式折射率。所述一个或多个调谐元件可以定位于激光器的有源区附近，并且可以包括一个或多个沟槽，限制电流在附近的有源区中生成热量。通过使用一个或多个调谐元件，可以通过温度变化、电光效应或其他手段来直接控制每个衍射光栅的折射率。通过直接控制衍射光栅的温度和/或折射率，均匀泵浦型游标效应DBR激光器可能够具有更宽的调谐范围。另外，通过单个电极实现激光器的均匀泵浦可以减少或消除由例如激光器脊上的金属触点之间的间隙造成的界面反射，这样可以尽可能减少多模式操作和模式跳跃。因此，根据本公开的示例的均匀泵浦型游标效应DBR激光器可以能进行在调谐范围、再现性和可预测性方面具有改进的性能的连续调谐或不连续调谐。将这些均匀泵浦型游标效应DBR激光器集成到系统中，就可以导致与其他游标效应DBR激光器相比更低的制造成本、改进的波长稳定性和增加的激光器操作条件，并且与其他宽带可调谐激光器诸如外腔激光器相比，可以更紧凑，并且具有更快的调谐速度和改进的稳定性。
本部分描述了根据本公开的方法和装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。其他应用也是可能的，使得以下示例不应被视为是限制性的。
图1示出了可在其中实现本公开的示例的示例性系统。痕量气体检测系统110可以包括显示器112、激光器114和检测器116。激光器114可以是任何示例性均匀泵浦型游标效应DBR激光器并且可以使用将要公开的任何方法和波形以可配置的方式进行操作。
许多应用都需要用到可调谐半导体激光器，诸如痕量气体检测、环境监测、生物医学诊断、电信和工业过程控制应用。这些应用尤其可以受益于具有窄线宽和单频发射的可调谐激光器。要做到跨感兴趣的波长区扫描光发射，调谐能力是至关重要的。此外，许多应用可以受益于能够准确预测激光器的调谐行为，并且也可以受益于在高频(例如，频率大于1kHz)的调制能力。一些应用可以进一步受益于连续调谐，因为在设备能够发射的整个波长范围的某些子集内，连续调谐能够在不存在模式跳跃时渐增地改变激光器发射波长。
尽管有时在大型笨重系统中使用，但可调谐半导体激光器在便携式或紧凑型电子设备中可具有许多用途。例如，壁挂式痕量气体检测系统110可以定位于用户车库中并且可以用于检测停放在车库内的汽车排放的废气是否超过安全水平。壁挂式痕量气体检测系统110可以在显示器112上提供警告，并且另外可以将信息传输到移动电话。作为响应，移动电话可以警告用户存在危险，并且可以阻止用户进入车库。
选择激光器的发射波长的一种方式可以是在半导体激光器中加入周期性结构。图2A至图2C示出了根据本公开的示例的示例性游标效应DBR激光器的顶视图、纵视图和剖视图。游标效应DBR激光器200可包括电极228、基板210、包覆层212、绝缘包覆层218、有源区214，以及电极220、222、224和226。图2C中提及的电极223可以代表电极220、222、224或226，其中电极220、222、224和226中的每者都可以耦接到源246。图2C中提及的源246可以代表耦接到电极220、222、224和226中的一者或多者的任何源。
为了将激光器配置成具有调谐能力，可以将游标效应DBR激光器200的光学腔分成多个部分，其中每个部分都可以耦接到电极，并且可以将电流注入到每个电极中。这些多个部分可以包括光栅部分232和234、增益部分230，以及相位部分236，其中每个部分都可以是相互电分离的。光栅部分232和234可以定位于有源区214之上或上方并且可以用作反射镜，将光部分地反射回激光器的腔中以形成谐振器。
游标效应DBR激光器200可以安装到或接触子基座240。增益部分230可以由供应泵电流IL的源通过电极220驱动或泵浦。泵电流可以使激光器腔中的增益变得足以抵消腔损耗，从而导致激光作用并发射激光束。相位部分236可以具有例如由通过电极226注入的电流的加热引起的可调谐折射率，所述可调谐折射率可以用于改变或控制激光器腔的整个光路长度。光栅部分232和234可以包括恒定间距衍射光栅，其中可以在衍射光栅的子部分之间形成间隔。例如，光栅部分232可以包括间隔262，并且光栅部分234可以包括间隔264，其中间隔262可以不同于间隔264。每个光栅部分都可以通过电极耦接到源。每个源都可以注入调谐电流，致使衍射光栅的温度发生变化，从而可以致使光栅间距及其反射光谱发生变化。
图2D示出了根据本公开的示例的游标效应DBR激光器的光栅部分(或反射镜)和总光学腔的示例性反射光谱。每个光栅部分都可以配置为将光部分地反射回增益部分230中。也就是说，光栅部分232和234可以用作反射镜，其反射率可以随波长而变化。光栅部分234可以具有反射光谱R1，所述反射光谱由于间隔264而在每一个Δλ1波长包括均匀间隔的峰270-277，从而表现出梳状反射率。光栅部分232可以具有反射光谱R2，所述反射光谱还包括均匀间隔的峰280-288并且表现出梳状反射率，其中由于间隔262，峰280-288在每一个Δλ2波长出现。在一些示例中，Δλ2可以与Δλ1不同。
游标效应DBR激光器的调谐可以利用游标效应来实现。利用游标效应，可以使用光栅折射率的小的相对变化来实现大的相对发射波长变化。来自反射光谱R1R2的反射峰可以在某一波长处重叠以产生包括峰294的光学腔反射光谱OCR 261。峰294可以是因R1的峰273与R2的峰284的重叠而形成。R1和R2的反射峰的这一重叠可以引起足够的腔增益，并且可以在重叠波长处导致激光作用和光发射。也就是说，可以在这两个反射镜反射率都呈现最大值(例如，峰反射率的斜率等于零)的波长处发生激光作用。因此，波长间隔(例如，Δλ1和Δλ2)可以是影响激光器的发射波长的一个因素。一般来讲，波长间隔Δλ1与Δλ2之间的更大差异可以导致更大的调谐范围。信道265可以包括峰294，其中信道可与单个峰(例如，峰294)周围的范围相对应，其中调谐可通过同时调节两个光栅来实现。在一些示例中，信道265的宽度可小于Δλ1和Δλ2。
调谐游标效应DBR激光器200的发射波长的一种方式可以是调节有源区214的温度。为了调节有源区214的温度，热电冷却器(TEC)242可以向子基座240施加热量或从中除去热量。热量可以穿过电极228、基板210和包覆层212到达有源区214，从而致使光栅(定位于有源区214之上或上方)的折射率发生变化。折射率的变化可以导致发射波长变化。因此，可以通过改变通过TEC 242施加的热量来调谐游标效应DBR激光器200的发射波长。然而，通过向子基座施加热量或从子基座除去热量进行调谐可能会有一些问题。加热或冷却激光器的温度可需要大量来自TEC 242的功率。对于诸如便携式或紧凑型电子设备的某些设备而言，由于便携性和尺寸要求而具有严格的功率限制，因此需要大量功率可能并不现实。另外，使用TEC 242来加热游标效应DBR激光器200会导致响应缓慢，造成调谐速度缓慢，因为TEC 242可能需要冷却和加热游标效应DBR激光器200、子基座240和散热器(未示出)。因此，施加热量与实现目标发射波长之间的时间延迟可以是大约数秒，并且许多应用可能需要更快调节激光器发射波长。
还可以通过经由电极222和224耦接到每个光栅部分232和234的每个源(未示出)来调谐发射波长。每个源都可致使每个对应光栅部分的温度发生变化。衍射光栅的温度变化可以导致折射率变化，从而可以使反射光谱R1或R2发生偏移。可以通过使反射光谱R1或R2偏移来利用游标效应。
然而，通过调节耦接到光栅部分232和234的源来调谐游标效应DBR激光器可导致有限的调谐范围。对于游标效应DBR激光器200，激光器的增益不仅可以受到注入到增益部分230中的泵电流(来自源246)的影响，而且增益也可以受到注入到光栅部分232和234中的电流的影响。当注入到光栅部分中的电流增加(以增大对应衍射光栅的温度)到超过阈值时，增益可以变得足够高，使得在对应光栅部分内发生激光作用。当注入到光栅部分中的电流减少(以减小对应衍射光栅的温度)到低于另一个阈值时，损耗可能占主导，使得在增益部分230中不发生激光作用。因此，光栅部分232和234可以具有有限的温度操作范围，这样可以限制R1和R2可以偏移的量，并且因此可以导致有限的调谐范围。
解决在通过TEC或通过泵电流调谐时遇到的问题的一种方式可以是使用集成调谐元件。图3A示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性游标效应DBR激光器的剖视图。游标效应DBR激光器300可以包括基板310、包覆层312、绝缘包覆层318、有源区314、电极323、326和328，以及电阻包覆层343。游标效应DBR激光器300可包括多个结构，诸如结构380和382。结构380可为调谐元件，并且结构382可为例如激光器结构。源346可耦接到结构382的电极323和328，以注入泵电流IL来驱动或泵浦游标效应DBR激光器300。调谐元件或结构380可以是紧邻结构382定位的电接触结构。源344可以耦接到电极326，以提供调谐电流IT来驱动调谐元件或结构380。在一些示例中，游标效应DBR激光器300可包括沟槽342，所述沟槽可以用作电阻器，通过限制由源344生成的电流来在附近的有源区314中积聚热量。虽然图3A将源344和346示为电流源，但本领域技术人员应当理解，可以使用任何类型的源。
尽管可以通过如图3A所示集成调谐元件并调节一个或多个调谐电流在游标效应激光器中实现波长调谐，但光学调谐可以限于非单调调谐，并且还可以导致需要复杂的定制泵浦方案。这些复杂的定制泵浦方案会限制激光器的光学调谐速度和能力。图3B示出了根据本公开的示例的发射波长的示意图，该发射波长在游标效应DBR激光器的光栅部分的调谐电流中具有变化差异，该游标效应DBR激光器的光栅部分包括集成调谐元件。该图示出了无论是否将集成调谐元件集成到激光器中(诸如图2A所示的游标效应DBR激光器200和图3A所示的游标效应DBR激光器300)游标效应DBR激光器中都可能存在的“模式跳跃”或多模式操作的问题。当激光器从以单谐振器模式操作突然转变为以另一模式操作时，可能会发生模式跳跃，致使所述另一模式接收基本上所有的光功率。当在不同模式组之间转变时，可能会发生多模式操作。外部影响诸如温度波动、界面反射或激光器腔内的光学相位失配，可致使激光器在模式之间相互竞争或从一种模式随机切换到另一种模式，从而导致在不想要的、不可预测的波长处发射，如图所示。另外，模式跳跃和多模式操作可能导致难以获得可预测的单调调谐，并且可能会限制激光器的调谐范围。在一些示例中，界面反射可以由定位于激光器脊上的电极中的间隙或沿着激光器波导的长度的其他不连续部分引起。在一些示例中，激光器腔中的光学相位失配可以因定位于光栅部分之间的增益区的法布里-珀罗模式与光栅部分的反射光谱的重叠而引起。
例如，游标效应DBR激光器200可以具有彼此电分离的增益部分230、光栅部分232和234，以及相位部分236。金属电极中的断裂可以致使激光器在光学模式下分成多个部分，并且可以导致在部分之间的界面或边界处形成部分光反射。这些光反射会导致模式竞争(例如，模式跳跃或多模式操作)增加，并且会在不想要的波长处形成反馈，从而导致不可预测的行为。如图3B所示，发射波长可以包括多个信道365。如上所述，每个信道365都可以与单个峰周围的波长范围相对应，其中调谐可通过同时调节两个光栅来实现。在每个信道内，共模调谐电流369可以如图3B中的箭头所示增大，无需改变调谐电流的差异，而是使发射波长偏移。非单调调谐行为和/或不可预测的性能可以导致可以可靠地实现单模发射的波长的范围减小、对单元的广泛的制造后表征的需要，和/或考虑到非单调调谐关系在激光器操作期间需要的严格的稳定化/控制。
为了克服或缓解模式跳跃和多模式操作的问题，可以对游标效应DBR激光器进行均匀地泵浦并且可以使用附近的调谐或加热元件来实现光栅的调谐。图4A至图4B示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应SG-DBR激光器的顶视图和纵视图。均匀泵浦型游标效应DBR激光器400可以包括电极423和428、基板410、包覆层412、绝缘包覆层(未示出)和有源区414。均匀泵浦型游标效应SG-DBR激光器400还可以包括光栅部分432和434。光栅部分432可以包括在周期之间具有间隔462的衍射光栅。光栅部分434可以包括在周期之间具有间隔464的衍射光栅，其中间隔462可以与间隔464不同。在一些示例中，光栅部分432的长度或面积可以与光栅部分434的长度或面积不同。
可以形成沟槽442来限制电流，使得热量可以连同所注入的调谐电流一起在激光器的附近有源区中积聚。游标效应DBR激光器400可以包括耦接到一个或多个源的电极422和424，用于注入调谐电流。电极423可以设置在衍射光栅和有源区上并且可以耦接到源，用于向激光器注入泵电流。在一些示例中，同一源可以耦接到电极422、423和424中的一些或全部。本公开的示例包括但不限于通过加热、等离子体色散效应、电光效应或它们的组合来改变衍射光栅的折射率。
尽管图4A示出形状为矩形的沟槽，但本公开的示例可以包括由任何形状形成的沟槽。除此之外或另选地，沟槽或集成调谐元件的几何参数可以是基于每个部分中或者部分之间或电极之间的目标电阻或目标温度分布。在一些示例中，游标效应DBR激光器400可以包括多个沟槽，其中电极422与电极423之间的沟槽可以具有和电极424与电极423之间的沟槽不同的电特征或物理特征(或两者)。在一些示例中，可以沿着激光器的长度形成沟槽442。在一些示例中，沟槽442可以定位于电极423与电极422或424中的仅一者之间。
在一些示例中，电极423可以是定位于有源区以及光栅部分的至少一者上的单个电极，以允许激光器腔的一个或多个部分的均匀电泵浦。在一些示例中，电极423的长度可以基本上等于游标效应DBR激光器400的长度并且可允许整个激光器腔的均匀泵浦。这与游标效应DBR激光器300不同，在游标效应DBR激光器300中，可能需要通过每个部分的单独电极独立地注入电流才能进行调谐。利用不含与光学模式重叠的任何界面、不连续部分或边界的单个电极可以减少或消除不想要的内部反射。也就是说，可以消除或减少其中调谐电流发生变化的多模式操作、模式跳跃和非单调波长偏移。虽然用于光栅部分的电极(例如，图4A的电极422和424)可以被放置在单个电极(例如，电极423)附近，但电极可以定位于在光学模式下没有重叠或重叠基本上较少的任何地方。
在一些示例中，单个电极可以导致波导传播损耗变化。在一些示例中，均匀泵浦型游标效应DBR激光器400可以导致可用发射模式从增益光谱中心分布或扩展更宽。在一些示例中，均匀泵浦型游标效应DBR激光器400可具有更大数量的区，其中当调谐电流的差异改变时，发射波长不会单调地增加或减小。
在一些示例中，可以通过同时调节电极422和424使得反射光谱R1和R2的重叠峰一起移动来实现发射波长的精细调谐。在一些示例中，游标效应DBR激光器400可以能够通过仅改变泵电流来在波长上进行连续的光学调谐。因此，可以提高调谐灵敏度和调谐速度。
在一些示例中，光栅部分可以如图4C所示由间隙分隔开。光栅部分432和434可以由间隙464分隔开。电极423可为具有上述的一个或多个属性的单个电极。在一些示例中，间隙464可包括相位部分。电极429可耦接到相位部分，从而改变或控制总体光学长度，以使输出功率最大化或将波长精细调谐至最多纵向腔模式间隔。
本公开的示例不限于包含SG的均匀泵浦型游标效应DBR激光器，而且还可以包括任何梳状DBR光栅设计。示例性梳状DBR光栅设计可包括但不限于相位光栅、SSG和BSG。
虽然SG设计简单明了，但光栅占空比可能很低，导致可能需要光栅具有长反射器或深刻蚀。可导致更高光栅占空比的一种光栅设计可以是反相光栅。图4D至图4E示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型反相光栅游标效应DBR激光器的顶视图和纵视图。具有集成调谐元件的均匀泵浦型反相光栅游标效应DBR激光器420可包括电极422-424和428、基板410、包覆层412和有源区414。反相光栅可以包括通过将光栅部分乘以具有不同周期的若干反相序列而形成的一个或多个光栅部分435。
尽管反相光栅设计可以实现高光栅占空比，但在反射光谱中可能很难实现均匀间隔的梳状。可以实现均匀间隔的梳状的一种光栅设计可以是SSG。图4F至图4G示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应SSG-DBR激光器的顶视图和纵视图。具有集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应SSG-DBR激光器430可以包括电极423和428、基板410、包覆层412、绝缘包覆层(未示出)和有源区414。可以通过将激光器的长度分成一个或多个光栅部分436来形成SSG，其中可以在每个部分内调制光栅的周期性。在一些示例中，可以线性地调制光栅的周期性(即，线性啁啾)。在一些示例中，可以根据步阶函数来调制光栅的周期性。
图4H至图4I示出了根据本公开的示例的具有集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应BSG-DBR激光器的顶视图和纵视图。具有集成调谐元件440的均匀泵浦型游标效应BSG-DBR激光器440可包括电极423和428、基板410、包覆层412、绝缘包覆层(未示出)和有源区414。具有集成调谐元件440的均匀泵浦型游标效应BSG-DBR激光器440可包括一个或多个光栅部分438，其中每个部分都可包括以模拟方式叠加并经受二进制数字化的多个光栅。叠加多个光栅可以形成看起来像不规则数字序列(例如，10100110100100110)的光栅。为了实现光谱均匀性，可以使用数值优化程序来选择每个光栅分量的相位和幅度。在数值优化程序之后可以进行模式搜索，调节单个光栅幅度和相位分量。
尽管本公开的示例是指游标效应DBR激光器，但本公开的示例也可适用于分布反馈(DFB)激光器、量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)、I型激光器或在近红外或中红外发射(IR)的任何激光器。
图4J示出了根据本公开的示例的发射波长的示意图，该发射波长在均匀泵浦型游标效应DBR激光器的光栅部分的调谐电流之间具有变化差异，该均匀泵浦型游标效应DBR激光器包括集成调谐元件。通过在游标效应DBR激光器中形成沟槽并经由一个或多个调谐电流加热光栅可以实现更大的温度范围，因为当激光器有源区被均匀地泵浦时，由于光栅部分内的激光作用或占主导的损耗引起的限制可能不再成为问题。拥有更大的温度范围时，激光器可以能够实现更宽的稳定调谐范围。此外，由于可用温度范围更大，可以让波长间隔(例如，Δλ1和Δλ2)之间的差异更大。由于与目标反射峰相邻的反射峰的重叠减少，波长间隔之间的更大差异可以降低激光器在不希望的波长处发射光的趋势。例如，如图2D所示，峰273和284重叠形成峰294。如果Δλ1、Δλ2和差值|Δλ1–Δλ2|更大，那么与目标反射峰诸如峰294相邻的峰诸如峰274和285之间的重叠可以更小。
另外，通过调谐电流直接控制衍射光栅的温度可以减少或消除在闭环反馈系统中操作时出现的任何温度波动。此外，在光模式下不含界面或边界可以减少或消除多模式操作或模式跳跃。在温度波动更少且模式跳跃更小的情况下，激光器性能可以更具可预测性，并且可以如图所示提取调谐电流与发射波长之间的关系。
图5A至图5I示出了示例性层叠结构的剖视图，图5J示出了根据本公开的示例的用于制造包括集成调谐元件的示例性均匀泵浦型游标效应DBR激光器的流程图。过程550可以从提供基板510(步骤552)开始，如图5A所示。用于基板510的示例性材料可以包括但不限于InP、GaAs和GaSb。第一包覆层512可以沉积于基板510上(步骤554)，如图5B所示。用于包覆层512的示例性材料可以包括但不限于与InP、GaAs或GaSb晶格匹配的半导体合金。可以沉积用于有源区514的一个或多个层(步骤556)，如图5C所示。用于有源区514的示例性材料可以包括但不限于InGaAs/AlInAs、InGaAs/InGaAs、InGaAlAs/InGaAlAs、GaAlSb/InAs和AlSb/GaSb。然后，如图5D所示，可以沉积第二包覆层512(步骤558)。步骤560可包括蚀刻两个包覆层512和有源区514，如图5E所示。可以在围绕两个包覆层512和有源区514的区域中形成绝缘或半绝缘包覆层518(步骤560)，如图5F所示。用于绝缘包覆层518的示例性材料可包括但不限于Fe掺杂InP、GaAs和GaSb。在该步骤之后可以执行平面化步骤(步骤562)。如图5G至图5H所示，可以沉积电阻包覆层543(步骤564)，然后可以形成沟槽542(步骤566)。在形成沟槽542之后或之前，可以在电阻包覆层543上沉积电极523和526并实现图案化(步骤568)，如图5I所示。用于电极523和526的示例性材料可包括但不限于Au、Ti/Au、Cr/Au和Al。在一些示例中，在电阻包覆层543与电极523和526之间可以有一个或多个层。
本领域技术人员应当理解，可以使用任何数量的技术来沉积上文和下文所述的一个或多个层，所述技术包括但不限于丝网印刷、旋涂、喷涂、辊到辊涂布、物理气相沉积、化学气相沉积、外延生长或其他合适的沉积技术。另外，可以使用任何数量的图案化技术来蚀刻上文和下文所述的一个或多个层，所述图案化技术包括但不限于激光烧蚀、化学酸蚀刻、干蚀刻、阴影掩模、电子束光刻和光刻/抗蚀工艺。尽管图5A至图5I将包覆层、绝缘包覆层、电阻性包覆层和每个电极示为单个层，但本公开的示例包括的每个层可以包含一个或多个子层。
可以通过改变经由一个或两个调谐元件注入的调谐电流或改变在增益部分中注入的泵电流或改变两者来控制每个光栅部分的光学调谐。图6A至图6D示出了根据本公开的示例的包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的光栅部分和总光学腔的示例性反射光谱。重新参照图2D，光学腔反射率OCR 261可包括因R1的峰273与R2的峰284重叠而形成的峰294。峰694可以代表峰294。
如图6A所示，可以改变注入到电极422中的调谐电流，致使光栅部分432的反射光谱，其示为反射光谱R3，发生偏移。在一些示例中，注入到电极424中的调谐电流可保持相同以产生光栅部分n434的反射光谱，示为R4。改变注入到电极422中的调谐电流并保持注入到电极424中的调谐电流可导致峰674与R4的峰685重叠而产生峰695。峰694和695可以定位于不同的信道665中。如图所示，OCR 661(类似于图2D的OCR 261)被重叠在OCR 662旁边，以示出，改变注入到其中一个电极(例如，电极424)中的电流并保持注入到另一个电极(例如，电极424)中的电流可以改变发射波长。
图6B示出了根据本公开的示例的当注入到第二电极(例如，电极424)中的电流改变，而注入到第一电极(例如，电极422)的电流固定时的示例性反射率图。注入到电极424中的电流的变化可致使光栅部分434的反射光谱R6(与图6A的反射光谱R4相比)发生偏移，而保持注入到电极422中的电流可以致使光栅部分432的反射光谱R5保持相同(与图6A的反射光谱R3相同)。所得到的光学腔反射率OCR 663可包括由重叠峰675和686形成的峰696。
在一些示例中，可以如图6C所示可改变注入到这两个电极中的调谐电流。可以在注入到电极422中的调谐电流改变的同时或在此之前不久(或在此之后不久)调节注入到电极424中的调谐电流。调谐电流的同时变化可以致使两个反射光谱R7-和R8发生偏移(与图6B的反射光谱R5和R6相比)。这种偏移可导致具有由重叠的峰675和687形成的峰697的光学腔反射率OCR 664。
如图6A至图6C所示，可以通过由于衍射光栅的温度和折射率的变化而改变注入到一个或多个电极中的电流来改变激光器发射波长。除此之外或另选地，可以改变调谐电流值，如图4D中的箭头所示，来改变信道内的发射波长。例如，如图6D所示，由于共模加热器电流的变化，但调谐电流的差异无变化，激光器可以在由峰667所示的波长处进行发射。
可以使用多种技术来调谐上文公开的包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器。在一些示例中，可以通过访问查找表来调谐均匀泵浦型游标效应DBR激光器。查找表可包括多个发射波长以及对应的驱动电流和调谐元件电流。
在一些示例中，可以在激光器工作时确定驱动电流和调谐元件电流。图7示出了根据本公开的示例的用于调谐包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性过程流程图。过程750可以从确定目标激光器输出功率和发射波长开始(步骤752)。可以将泵电流和调谐电流设置为初始值(步骤754)。在一些示例中，初始值可以基于存储在存储器中的预先确定的值。激光器的输出功率可以测量，并且控制器或处理器可以确定输出功率是否在第一范围内(步骤756)。如果输出功率不在第一范围内，那么可以调节泵电流直到输出功率在第一范围内(步骤758)。发射波长也可以测量，并且控制器或处理器可以确定发射波长是否在第二范围内(步骤760)。在一些示例中，第二范围可以与目标发射波长相关联。
如果发射波长不在第二范围内，那么控制器可以确定第一DBR光栅部分(反射镜)是否具有定位于第二范围内的反射峰(步骤762)。如果具有定位于第二范围内的反射峰，那么可能不需要使第一反射镜的反射光谱偏移。控制器可以确定第二反射镜的温度是否在第三范围内(步骤764)，如果在第三范围内，那么可以调节注入到第二反射镜中的调谐电流(步骤766)。如果第二反射镜的温度不在第三范围内，那么可能需要调节注入到第二反射镜中的调谐电流之外的一个或多个电流(步骤776)。
在一些示例中，可能出于任何数量的原因而需要使第一反射镜的反射光谱偏移，这些原因包括但不限于为了使一个或多个反射峰对准以便与发射波长匹配或为了能够改变其他操作参数。控制器可以确定第二反射镜是否具有定位于第二范围内的反射峰(步骤768)。当第二反射镜具有定位于第二范围内的反射峰时，可能不需要使第二反射镜的反射光谱偏移。控制器可以确定第一反射镜的温度是否在第四范围内(步骤770)，如果在第四范围内，那么可以调节注入到第一反射镜中的调谐电流(步骤772)。如果第一反射镜的温度不在第四范围内，那么可能需要调节除了注入到第一反射镜中的调谐电流之外的一个或多个电流(步骤776)。
在一些示例中，可以调节注入到这两个反射镜中的调谐电流(步骤774)。可以通过调节注入到这两个反射镜中的电流来使这两个反射镜的反射光谱偏移。例如，如果控制器确定激光器在目标发射波长处进行发射，但想要精细调谐该波长，那么可以调节注入到这两个反射镜中的电流。在一些示例中，调节可以同时发生，并且在一些示例中，调节可以在不同的时间发生。在一些示例中，激光器可包括相位部分，并且可调节相位部分以在纵向腔模式之间精细调谐发射波长。在一些示例中，反射镜电流可耦接到同一源。在一些示例中，另选地或者作为所述一个或多个反射镜电流的替代，可以调节泵电流。
在一些示例中，第一范围和第二范围可以基于激光器被集成到的应用或系统。在一些示例中，第三范围和第四范围可以基于激光器的特征，诸如在激光器层叠结构的层中所使用的材料的类型。虽然术语“范围”可以包括多个值，但本公开的示例不限于此，并且术语“范围”可以包括奇异值。
图8示出了根据本公开的示例的包括均匀泵浦型游标效应DBR激光器的示例性系统，该均匀泵浦型游标效应DBR激光器包括集成调谐元件。激光器800可包括多个电极822-824。电极822和824可以耦接到调谐元件，并且电极823可以耦接到激光器腔。
可将一个或多个源耦接到电极，注入泵电流或调谐电流。例如，源845可耦接到电极822以在第一光栅部分中注入调谐电流，源844可耦接到电极824以在第二光栅部分中注入调谐电流，并且源846可耦接到电极823以将泵电流注入到激光器腔中。激光器800的输出872可以指向透镜830，从而可以被反射镜832反射。分束器834可将光束分成两个不同的路径840和842。路径840可指向检测器844。路径842可指向反射镜836，所述反射镜可将光反射到检测器846。检测器844可测量激光器输出功率，而检测器846可测量发射波长。在一些示例中，可以仅使用检测器来测量输出功率和发射波长二者。在一些示例中，在反射镜836与检测器846之间的路径842中可包括标准具。在一些示例中，可使用光谱仪来测量激光器的发射波长。来自检测器844和846的信号可以输入到计算机或控制器850中。
控制器850可包括存储器，用于存储初始值、预先确定的值和范围中的一者或多者。控制器850还可监测偏差或测量检测到的信号与目标信号或响应波形之间的差异。控制器850可基于这些偏差或差异而产生驱动波形814-816。驱动波形814-816可以是用于使目标值与测量值之间的偏差最小化或减少的新波形或调节后的波形。数模转换器(DAC)854-856可以耦接到控制器850和源844-846，以将由控制器850生成的信号或波形从数字信号转换为模拟信号。
图9示出了根据本公开的示例的示例性过程流，该示例性过程流用于优化包括集成调谐元件的均匀泵浦型游标效应DBR激光器的调谐电流和泵电流。过程900可以从将时间间隔分成一系列样本点开始(步骤902)。在一些示例中，过程900可以由处理器或控制器(诸如图8的控制器850)执行。在一些示例中，时间间隔可基于期望功率和波长响应波形的重复周期。控制器可确定每个样本点处的目标输出功率和发射波长(步骤904)，并且可以由此计算期望的光电二极管信号(步骤906)。期望的光电二极管信号可基于诸如光电二极管的响应曲线、标准具的长度、标准具的光学特性、光谱仪的响应或任何组合的因素。
控制器可将调谐元件电流和激光器驱动电流设置为初始值(步骤908)。在一些示例中，可将调谐元件设置为零，并且可将激光器驱动电流设置为高于阈值(即，激光器开启的值)的恒定值。另选地，可以使用预先确定的波形来驱动激光器。在一些示例中，预先确定的波形可基于来自激光器的先前表征数据。预先确定的波形可包括但不限于用于不同泵电流和调谐元件电流的光IV曲线，以及泵电流扰动或调谐电流扰动的阶跃响应。控制器或信号采集系统可检测输出信号并在时间间隔内实现数字化(步骤910)。在一些示例中，所述时间间隔可以是一个时间间隔。在一些示例中，输出信号可以是从检测器诸如图8的检测器844和846测量的信号。
可根据输出信号或波形计算适合度(步骤912)。适合度(GOF)可以是量化目标激光器输出或波形与测量得到的激光器输出或波形(包括输出功率和发射波长)之间的差异的品质因数。例如，GOF可以定义为：
Figure BDA0001449055470000171
其中W(t)为在时间t时测量得到的波长，WT(t)为在时间t时的目标波长，P(t)为在时间t时测量得到的输出功率，PT(t)为在时间t时的目标输出功率，w1和w2是加权值，并且P为时间间隔中的样本点的数量。控制器可基于GOF使用例如图7的过程700来优化调谐电流或泵电流或两者(步骤914)。
可以例如通过存储在存储器中并由处理器或控制器执行的固件执行上述功能中的一者或多者。该固件也可以存储和/或输送于任何非暂态计算机可读存储介质内，以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算机的系统、包括处理器的系统或可以从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其他系统使用或与其结合。在本文档的上下文中，“非暂态计算机可读存储介质”可以是可包含或存储程序以供指令执行系统、装置和设备使用或与其结合的任何介质(不包括信号)。非暂态计算机可读存储介质可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性)、便携式光盘(诸如，CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW)、或闪存存储器(诸如，紧凑型闪存卡、安全数字卡)、USB存储器设备、记忆棒等。在本文的上下文中，“传输介质”可以是可传送、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合的任何介质。传输可读介质可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁或红外有线或无线传播介质。
本发明公开了一种半导体激光器。在一些示例中，半导体激光器包括：多个部分，所述多个部分包括：两个或更多个光栅部分，每个光栅部分包括一个或多个衍射光栅，每个光栅部分包括反射光谱，所述反射光谱包括具有波长间隔的多个峰；以及一个或多个调谐部分；光学增益区；第一电极，所述第一电极设置在有源区以及所述两个或更多个光栅部分中的至少一者上；以及一个或多个第二电极，每个第二电极设置在所述一个或多个调谐部分中的至少一者上。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，半导体激光器进一步包括：沟槽，所述沟槽至少部分地定位于所述第一电极与所述一个或多个第二电极中的至少一者之间。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，所述沟槽与所述一个或多个第二电极中的至少一者相关联，并且将电流注入到所述一个或多个第二电极中的至少一者中以生成热量。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，所述两个或更多个光栅部分包括第一光栅部分和第二光栅部分，并且进一步地，其中第一光栅部分的波长间隔与第二光栅部分的波长间隔不同。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，半导体激光器进一步包括第一区，所述第一区定位于第一光栅部分与第二光栅部分之间，其中第一区不包含衍射光栅。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，第一区包括相位部分，激光器进一步包括第三电极。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，第一光栅部分的面积与第二光栅部分的面积不同。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，半导体激光器进一步包括第二沟槽，所述第二沟槽与所述沟槽不同并且与所述两个或更多个光栅部分中的不同一者相关联。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，半导体激光器进一步包括取样光栅(SG)分布式布拉格反射器(DBR)、反相光栅DBR、超结构光栅(SSG)DBR和二进制叠加光栅(BSG)DBR中的至少一者。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，激光器在激光器有源区增益光谱内包括具有单个峰的光学腔反射光谱，所述光学腔反射光谱由来自所述两个或更多个光栅部分的至少部分重叠的反射峰形成，其中所述多个输出峰不包含界面反射。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，所述一个或多个调谐部分各自为加热器或相位部分。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，所述第一电极的长度基本上等于激光器的长度，其中激光器的长度是沿着光增益区中的光传播的方向。
本发明公开了一种设备。所述设备可以包括：激光器，所述激光器包括多个部分，所述多个部分包括：两个或更多个光栅部分，每个光栅部分包括一个或多个衍射光栅，每个光栅部分包括反射光谱，所述反射光谱包括具有波长间隔的多个峰；以及一个或多个调谐部分；有源区；第一电极，所述第一电极设置在有源区以及所述两个或更多个光栅部分中的至少一者上；以及一个或多个第二电极，每个第二电极设置在所述一个或多个调谐部分中的至少一者上；一个或多个电源，每个源耦接到所述一个或多个第二电极中的一者；以及控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个源并且配置为基于所述两个或更多个光栅部分之一的温度、有源区的温度、发射波长、输出功率和调谐范围中的至少一者来调节所述一个或多个源。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，激光器为量子级联激光器(QCL)。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，激光器配置为用于在定位于中红外中的发射波长处进行发射。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，激光器能够在单个信道内进行连续调谐，其中单个信道与波长范围相对应。除上面所公开的一个或多个示例之外或另选地，在其他示例中，所述一个或多个调谐部分各自为加热器或相位部分。
本发明公开了一种驱动具有波导、第一调谐元件和第二调谐元件的激光器的方法。所述方法可以包括：向第一调谐元件施加第一波形以控制第一反射光谱；向第二调谐元件施加第二波形以控制第二反射光谱；向波导施加第三波形以控制第三反射光谱，其中第三反射光谱包括定位于其中第一反射光谱和第二反射光谱重叠的位置处的多个反射峰；并且调制第一波形、第二波形和第三波形中的至少一者以连续调谐激光器。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，其中第三波形不包含因激光器的部分之间的界面或边界处的光学反射而引起的反射峰。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，其中同时调制第一波形、第二波形和第三波形中的至少两者。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，其中调制所有第一波形、第二波形和第三波形以实现连续调谐。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，其中施加第三波形包括沿着激光器的长度均匀分布。另选地或者作为以上公开的一个或多个示例的替代，在其他示例中，其中激光器进一步包括第三调谐元件，所述方法进一步包括：向第三调谐元件施加第四波形以控制激光器的腔的光路长度。
虽然参照附图对公开的示例进行了全面的描述，但应注意，各种变化和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类变化和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的所公开的示例的范围内。

Claims (21)

1.一种半导体激光器，包括：
第一光栅部分；
第二光栅部分；
第一组衍射光栅，所述第一组衍射光栅被包括在所述第一光栅部分中，所述第一组衍射光栅包括多个第一组光栅元件；
第二组衍射光栅，所述第二组衍射光栅被包括在所述第二光栅部分中，所述第二组衍射光栅包括多个第二组光栅元件；
一个或多个调谐部分；
光学增益区；
第一电极，所述第一电极设置在所述第一光栅部分或第二光栅部分中的至少一者和所述光学增益区上，所述第一电极耦接到被配置为向所述光学增益区提供第一驱动电流的第一源；以及
一个或多个第二电极，每个第二电极设置在所述一个或多个调谐部分中的至少一者上，其中所述一个或多个第二电极设置在与所述第一光栅部分和第二光栅部分不同的部分中并且被耦接到第二源，所述第二源与所述第一源分开并且被配置为向所述一个或多个调谐部分提供第二驱动电流以控制所述第一光栅部分或第二光栅部分中的所述至少一者的特性，
其中：
所述多个第一组光栅元件中的每一组光栅元件由第一间隔分开；
所述多个第二组光栅元件中的每一组光栅元件由第二间隔分开，所述第二间隔不同于所述第一间隔；
所述半导体激光器包括反射光谱，所述反射光谱包括具有波长间隔的多个峰；
所述多个第一组光栅元件的每个光栅元件的周期线性变化；以及
所述第一电极相对于所述一个或多个第二电极独立可控，
使得一者的改变相对于另一者的改变是独立的。
2.根据权利要求1所述的激光器，进一步包括：
沟槽，所述沟槽至少部分地定位于所述一个或多个第二电极中的至少一者与所述第一电极之间。
3.根据权利要求2所述的激光器，其中所述沟槽与所述一个或多个第二电极中的所述至少一者相关联，并且将电流注入到所述一个或多个第二电极中的所述至少一者中生成热量。
4.根据权利要求1所述的激光器，其中所述第一光栅部分的波长间隔与所述第二光栅部分的波长间隔不同。
5.根据权利要求4所述的激光器，进一步包括：
第一区，所述第一区定位于所述第一光栅部分与所述第二光栅部分之间，其中所述第一区不包含衍射光栅。
6.根据权利要求5所述的激光器，其中所述第一区包括相位部分，所述激光器进一步包括：
第三电极，所述第三电极靠近所述相位部分设置。
7.根据权利要求4所述的激光器，其中所述第一光栅部分的面积与所述第二光栅部分的面积不同。
8.根据权利要求2所述的激光器，进一步包括：
第二沟槽，所述第二沟槽与所述沟槽不同并且与所述第一光栅部分或第二光栅部分中的不同一者相关联。
9.根据权利要求1所述的激光器，进一步包括：
取样光栅SG分布式布拉格反射器DBR、反相光栅DBR、超结构光栅SSG DBR和二进制叠加光栅BSG DBR中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的激光器，其中所述激光器在所述激光器的有源区增益光谱内包括具有单个峰的光学腔反射光谱，所述光学腔反射光谱由来自所述第一光栅部分和第二光栅部分的至少部分重叠的反射峰形成，其中所述反射峰不包含界面反射。
11.根据权利要求1所述的激光器，其中所述一个或多个调谐部分各自为加热器或相位部分。
12.根据权利要求1所述的激光器，其中所述第一电极的长度基本上等于所述激光器的长度，其中所述激光器的长度是沿着所述光学增益区中的光传播的方向。
13.根据权利要求1所述的激光器，其中所述激光器被包括在设备中，所述设备进一步还包括：
一个或多个电源，每个电源耦接到所述一个或多个第二电极中的一者；以及
控制器，所述控制器耦接到所述一个或多个电源并且被配置为基于所述第一光栅部分或第二光栅部分之一的温度、所述光学增益区的温度、发射波长、输出功率和调谐范围中的至少一者来调节所述一个或多个电源。
14.根据权利要求1所述的激光器，其中所述激光器能够在单个信道内进行连续调谐，其中所述单个信道与波长范围相对应。
15.根据权利要求1所述的激光器，其中所述第一光栅部分和所述第二光栅部分是所述光学增益区的位于第一区段中的第一部分，并且所述光学增益区的第二部分位于第二区段，所述第一区段与所述第二区段分开。
16.一种驱动激光器的方法，所述激光器具有波导、第一调谐元件、第二调谐元件和两个或更多个光栅部分，所述方法包括：
向所述第一调谐元件的第一电极施加第一波形以控制第一反射光谱，其中所述第一电极设置在与所述两个或更多个光栅部分不同的部分中，并且所述第一电极被耦接到第一源，所述第一源被配置为向所述第一调谐元件提供第一驱动电流；
向所述第二调谐元件的第二电极施加第二波形以控制第二反射光谱，其中所述第二电极设置在与所述两个或更多个光栅部分不同的部分中并且被耦接到第二源，所述第二源不同于第一源并且被配置为向一个或多个调谐部分提供第二驱动电流以控制所述两个或更多个光栅部分中的至少一个光栅部分的特性；
向所述波导施加第三波形以控制第三反射光谱，其中所述第三反射光谱包括定位于其中所述第一反射光谱和所述第二反射光谱重叠的位置处的多个反射峰；以及
调制第一波形、第二波形和第三波形中的至少一者以连续调谐所述激光器，其中：
第一组衍射光栅被包括在所述两个或更多个光栅部分的第一光栅部分中，所述第一组衍射光栅包括多个第一组光栅元件；
第二组衍射光栅被包括在所述两个或更多个光栅部分的第二光栅部分中，所述第二组衍射光栅包括多个第二组光栅元件；
所述多个第一组光栅元件中的每一组光栅元件由第一间隔分开；
所述多个第二组光栅元件中的每一组光栅元件由不同于第一间隔的第二间隔分开；以及
所述多个第一组光栅元件的每个光栅元件的周期线性变化。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第三波形不包含因所述激光器的部分之间的界面或边界处的光学反射而引起的反射峰。
18.根据权利要求16所述的方法，其中同时调制所述第一波形、所述第二波形和所述第三波形中的至少两者。
19.根据权利要求16所述的方法，其中调制所有所述第一波形、所述第二波形和所述第三波形以实现连续调谐。
20.根据权利要求16所述的方法，其中施加所述第三波形包括沿着所述激光器的长度均匀分布。
21.根据权利要求16所述的方法，其中所述激光器进一步包括第三调谐元件，所述方法进一步包括：
向所述第三调谐元件施加第四波形以控制所述激光器的腔的光路长度。
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