CN112928598B - 一种反馈式半导体激光器的调控装置 - Google Patents

一种反馈式半导体激光器的调控装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反馈式半导体激光器的调控装置，属于半导体器件领域，包括：器件区和电流反馈补偿区，器件区包括分布反馈激光器区、无源反馈区和有源反馈区，分布反馈激光器区的有源层为多量子阱结构；无源反馈区通过电光效应来调控反馈相位；有源反馈区能对信号光产生增益，补偿无源反馈区引入的损耗；激光器自身的驰豫振荡频率和反馈引入的光子光子谐振频率是激光器小信号频率响应的两个峰值。当半导体器件的温度高于初始温度时，电流反馈补偿区用于改变注入两个反馈区的电流以改变PPR频率的位置，从而对驰豫振荡频率降低进行补偿，使器件的调制带宽保持在较高值，因为无需为器件额外设置制冷装置，器件能耗较低，运行成本降低。

Description

一种反馈式半导体激光器的调控装置
技术领域
本发明属于半导体激光器件领域，更具体地，涉及一种反馈式半导体激光器的调控装置。
背景技术
直接调制半导体激光器具有成本低、体积小、可批量生产等优势，在低成本光纤通信应用中已经得到广泛应用。随着对数据传输速率的要求越来越大，在数据中心的巨大需求下，高速分布反馈半导体激光器已经成为了核心光源。然而分布反馈激光器的调制带宽受到激光寄生常数、阻尼及驰豫振荡频率的限制，且调制输出的光信号伴随有频率啁啾等现象。同时，随着温度升高，由于俄歇复合的增加，激光器的阈值电流迅速增大，且激光器的微分增益迅速下降，使得激光器的驰豫振荡频率下降，进而限制了激光器的调制带宽。如何提高半导体激光器的调制带宽，更重要的改善其高温特性，是半导体激光器件面临的重要技术挑战。
为了提高半导体激光器调制带宽，通常采取的优化措施包括：减小器件阻抗以减小激光寄生常数，优化量子阱结构以提高激光器微分增益，采用掩埋异质结结构以减小有源区宽度等；比较新颖的优化措施包括：利用失谐加载效应使得激射波长与反射峰值波长不一致提高微分增益，利用光子光子谐振(PPR)效应，通过引入光反馈使主模和边模产生竞争，加快消耗载流子以提高小信号频率响应，此时引入的PPR频率为主模与边模的频率差。为了优化半导体激光器的高温特性，通常采取的优化措施包括：采用温度特性好、微分增益高的AlGaInAs材料，而且通常需要额外的温度补偿电路，结构复杂，功耗大。
当利用PPR效应改善激光器在常温下的调制带宽时，若激光器工作温度升高，由于驰豫振荡频率的降低，与PPR频率的间隔变大，在两个频率之间的某个频率的响应会提前达到-3dB，导致激光器的调制带宽大幅减小。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种反馈式半导体激光器的调控装置，其目的在于通过电流反馈补偿区改变向器件区中无源反馈区和有源反馈区施加的电流，使得PPR频率相应减小，补偿温度升高对器件阈值电流和微分增益的影响，从而保证激光器的高带宽，实现宽工作温度范围、高调制带宽的半导体激光器件，并且不需要设置额外的制冷装置，减小了功耗。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种反馈式半导体激光器的调控装置，包括器件区和电流反馈补偿区，器件区从左到右包括分布反馈激光器区、无源反馈区及有源反馈区；半导体激光器的小信号频率响应有两个峰值，分别为半导体激光器自身参数决定的驰豫振荡频率和由反馈引入的PPR频率，器件区产生的背面输出光经过电流反馈补偿区得到小信号频率响应，电流反馈补偿区根据小信号频率响应结果对注入无源反馈区的电流IP及注入有源反馈区的电流IA进行补偿，改变器件区产生的反馈光的反馈相位和反馈强度进而影响PPR频率，从而调控半导体激光器的带宽；
分布反馈激光器区包括第一电极、有源层、选模光栅；选模光栅位于有源层上方，第一电极位于分布反馈激光器区的上方；第一电极用于实现载流子注入；有源层为多量子阱结构，用于为分布反馈激光器区提供增益，分布反馈激光器区在注入载流子的作用下，有源层内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；选模光栅具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
无源反馈区包括第二电极及第一体材料区；第一体材料区位于和有源层一样的高度，第二电极位于无源反馈区最上方，用于实现电流注入，改变第一体材料的折射率；第一体材料区用于对主模和边模引入相位差；无源反馈区用于影响反馈光的反馈相位；
有源反馈区包括第三电极及第二体材料区；第二体材料区位于和有源层一样的高度，第三电极位于有源反馈区最上方，用于实现电流注入；第二体材料区用于对光场进行增益，实现光信号放大，补偿无源反馈区引入的损耗以提供足够强的反馈光；有源反馈区用于影响反馈光的反馈强度。
当半导体器件的温度高于初始温度时，电流反馈补偿区用于改变注入有源反馈区和无源反馈区的电流，以对温度升高在器件区中产生的驰豫振荡频率降低进行补偿，使得PPR频率与驰豫振荡频率保持适当距离，保证激光器的高速工作。
进一步地，电流反馈补偿区包括光隔离器、PD探测器、电学滤波器及电流源；光隔离器用于防止器件区背面输出光反射回器件区造成干扰；PD探测器用于将器件区背面输出光转换为电信号，得到输出功率谱；电学滤波器用于将需要的频率分量滤出，得到此频率点的响应，电流源用于根据测得的响应结果向无源反馈区和有源反馈区注入电流。
进一步地，驰豫振荡频率为：
Figure BDA0002906775010000031
其中，fr为驰豫振荡频率，vg为激光介质中光群速度，ε为增益饱和系数，ξ为光学限制因子，ηi为内量子效率，V为分布反馈激光器区内有源区体积，S为光子密度，Ith为激光器的阈值电流，I表示注入分布反馈激光器区的电流，dg/dN为激光器的微分增益。
进一步地，当激光器的运行环境温度升高时，由于激光器的阈值电流升高、微分增益降低，激光器的驰豫振荡频率降低；激光器的驰豫振荡频率与PPR频率的距离增大，小信号频率响应曲线中间产生大的“凹陷”，提前降到-3dB处，激光器的调制带宽减小；
进一步地，通过电流反馈补偿区测得的特定频率点的小信号频率响应，可得到激光器的频率响应的变化情况，由电流源施加到无源反馈区和有源反馈区的电流相应改变，使得PPR频率发生相应变化。
进一步地，半导体激光器件的温度越高，器件的驰豫振荡频率越低，相应PPR频率越低，半导体激光器件工作在这个温度下可以达到的调制带宽最大值。且由于电流反馈补偿区测量的是激光器背面输出光，不影响激光器的正常使用。
本发明另一方面提供另一种反馈式半导体激光器的调控装置，包括器件区和电流反馈补偿区，器件包括器件区和电流反馈补偿区，器件区从左到右包括分布反馈激光器区、无源反馈区；半导体激光器的小信号频率响应有两个峰值，分别为半导体激光器件自身参数决定的驰豫振荡频率和由反馈引入的PPR频率，器件区产生的背面输出光经过电流反馈补偿区可测得小信号频率响应，电流反馈补偿区根据小信号频率响应结果对注入无源反馈区的电流IP进行补偿，改变器件区产生的反馈光的反馈相位进而影响PPR频率，从而调控半导体激光器的带宽；
进一步地，分布反馈激光器区包括第一电极、有源层、选模光栅；选模光栅位于有源层上方，第一电极位于分布反馈激光器区的上方；第一电极用于实现载流子注入；有源层为多量子阱结构，用于为激光器提供增益，激光器在注入载流子的作用下，有源层内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；选模光栅具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
无源反馈区包括第二电极及第一体材料区；第一体材料区位于和有源层一样的高度，第二电极位于无源反馈区最上方，用于实现电流注入，改变体材料的折射率；第一体材料区用于对主模和边模引入相位差；无源反馈区用于影响反馈光的反馈相位；
电流反馈补偿区包括光隔离器、PD探测器、电学滤波器及电流源；光隔离器用于防止器件区背面输出光反射回器件区造成干扰；PD探测器用于将器件区背面输出光转换为电信号，得到输出功率谱；电学滤波器用于将需要的频率分量滤出，得到此频率点的响应，电流源用于根据测得的响应结果向无源反馈区和有源反馈区注入电流。
进一步地，驰豫振荡频率为：
Figure BDA0002906775010000051
其中，fr为驰豫振荡频率，vg为激光介质中光群速度，ε为增益饱和系数，ξ为光学限制因子，ηi为内量子效率，V为分布反馈激光器区内有源区体积，S为光子密度，Ith为激光器的阈值电流，I表示注入分布反馈激光器区的电流，dg/dN为激光器的微分增益。
进一步地，通过电流反馈补偿区测得的特定频率点的小信号频率响应，可得到激光器的频率响应的变化情况，由电流源施加到无源反馈区的电流相应改变，使得PPR频率发生相应变化。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：利用电流补偿反馈区改变注入器件区的电流，使得器件区的PPR频率随着驰豫振荡频率的改变发生相应改变，补偿温度升高对器件调制带宽的影响，使得器件可在宽温度范围内高速工作；此半导体激光器件可以在宽温度范围内保证较高的调制带宽，无需为器件额外设置制冷装置，降低器件复杂性；且该半导体器件在高温条件下仍能保持较低的能耗，降低了运行成本。
附图说明
图1为设置电流反馈补偿区之前器件区的结构示意图；
图2为本发明一实施例提出的一种反馈式半导体激光器的调控装置结构示意图；
图3为本发明另一实施例提出的一种反馈式半导体激光器的调控装置结构示意图；
图4为本发明另一实施例提出的一种反馈式半导体激光器的调控装置结构示意图；
图5为本发明另一实施例提出的一种反馈式半导体激光器的调控装置结构示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
1为器件区，2为电流反馈补偿区，10为分布反馈激光器区，11为无源反馈区，12为有源反馈区，13为第一电极，14为有源区，15为选模光栅，16为第二电极，17为第一体材料区，18为第三电极，19为第二体材料区，20为光隔离器，21为PD探测器，22为电学滤波器，23为电流源，24为数据处理器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提出了一种反馈式半导体激光器的调控装置，结合图1-图5，对本实施例中的宽工作温度范围的高速半导体激光器件进行详细说明。
反馈式半导体激光器的调控装置包括器件区1和电流反馈补偿区2，器件区包括分布反馈激光器区10、无源反馈区11和有源反馈区12，分布反馈激光器区10为多量子阱结构；无源反馈区11为不会产生增益的体材料，作用是通过电光效应来调控相位；有源反馈区12为体材料结构，能产生增益，作用是补偿无源反馈区引入的损耗。当半导体激光器件的温度高于初始温度时，器件区1中的阈值电流升高和微分增益降低，使得驰豫振荡频率降低，驰豫振荡频率和光反馈引入的PPR频率差距变大，3dB带宽减小。此时电流反馈补偿区2改变注入器件区1中的电流，以使得受电流影响的PPR频率发生相应变化，从而使得器件区1的调制带宽保持在一个较大值，从而实现半导体激光器件在宽温度范围下高速工作。
半导体激光器例如分布反馈半导体激光器、FP激光器、DBR激光器均可以通过集成无源、有源反馈结构利用PPR效应引入另一个响应峰以提高调制带宽。以分布反馈半导体激光器为例，电流注入到器件区1，分布反馈激光器区为激光器提供增益，同时激发边模，主模和边模经过反馈后，产生相位差，加快消耗载流子，使得在此频率下的响应达到极大值；然而若激光器本身的驰豫振荡频率与引入的PPR频率相距较远，会使得PPR频率的引入没有意义，因为在未达到PPR频率时，激光器的响应就达到-3dB，调制带宽较小；随着温度升高，电流反馈补偿区2通过测得的特定频率点的小信号频率响应及时改变注入器件区1中反馈区的电流，以保证其PPR频率和驰豫振荡频率保持适当距离，可以使得激光器在高温时依然保持高速工作。
根据本发明的实施例，如图1和图2所示：器件区1从左到右包括分布反馈激光器区10、无源反馈区11及有源反馈区12；半导体激光器的小信号频率响应有两个峰值，分别为器件自身参数决定的驰豫振荡频率和由反馈引入的PPR频率，器件区1产生的背面输出光经过电流反馈补偿区2可测得小信号频率响应，电流反馈补偿区2对注入无源反馈区11的电流IP及注入有源反馈区12的电流IA进行补偿，改变反馈光的反馈相位和反馈强度进而影响PPR频率，从而调控半导体激光器的带宽；
分布反馈激光器区10包括第一电极13、有源层14、选模光栅15；选模光栅15位于有源层14上方，第一电极13位于分布反馈激光器区10的上方；第一电极13用于实现载流子注入；有源层14为多量子阱结构，用于实现为激光器10提供增益，分布反馈激光器区10在注入载流子的作用下，有源层14内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；选模光栅15具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
无源反馈区11包括第二电极16及第一体材料区17；第一体材料区17位于和有源层14一样的高度，第二电极16位于无源反馈区11最上方；第二电极16用于实现电流注入，改变第一体材料17的折射率；第一体材料区17用于对主模和边模引入相位差；无源反馈区11用于影响反馈光的反馈相位；
有源反馈区12包括第三电极18及第二体材料区19；第二体材料区19位于和有源层14一样的高度，第三电极18位于有源反馈区12最上方；第三电极18用于实现电流注入；第二体材料区19用于对光场进行增益，实现光信号放大，补偿无源反馈区11引入的损耗以提供足够强的反馈光；有源反馈区12用于影响反馈光的反馈强度。
电流反馈补偿区2包括光隔离器20、PD探测器21、电学滤波器22及电流源23；光隔离器20用于防止器件区1背面输出光反射回器件区1造成干扰；PD探测器21用于将器件区1背面输出光转换为电信号，得到输出功率谱；电学滤波器22用于将需要的频率分量滤出，得到此频率点的响应，电流源23用于根据测得的响应结果向无源反馈区12和有源反馈区13注入电流。需要说明的是，本实施例中，注入无源反馈区11和有源反馈区12的电流会影响PPR频率所在的位置，两种注入电流的不同组合会使得PPR频率处在不同位置，因此只要能够改变注入电流，就可实现上述补偿的目的；需要大量的实验和仿真数据来确定注入的电流为多少，但有源反馈和无源反馈的组合可实现PPR频率的宽调谐，即可实现上述的高温下的高调制带宽。
在本发明实施例中，未加入电流反馈补偿区2之前，器件区1的结构如图1所示，其中分布反馈激光器的驰豫振荡频率为：
Figure BDA0002906775010000091
其中，fr为所述驰豫振荡频率，νg为激光介质中光群速度，ε为增益饱和系数，ξ为光学限制因子，ηi为内量子效率，V为分布反馈激光器区10的有源区体积，S为光子密度，Ith为激光器的阈值电流，I表示注入分布反馈激光器区10的电流，dg/dN为激光器的微分增益；随着温度升高等，激光器的阈值电流增大、微分增益减小，则激光器的驰豫振荡频率减小，若保持PPR频率不变，驰豫振荡频率与PPR频率间隔将变大，激光器的3dB带宽大幅减小，激光器的调制带宽相应减小，高速性能大大劣化。
本发明的实施例中，设置电流反馈补偿区的目的就是根据驰豫振荡频率的改变，改变注入无源反馈去和有源反馈区的电流进而改变PPR频率的位置，使激光器仍然能保持较高的带宽。如图2所示，器件区的背向输出光经过光隔离器20，被PD探测器21探测，得到功率谱，通过滤波器22，可得到特定频率点的响应；如前所述，因为器件的小信号频率响应有两个峰值，所以理论上器件的响应随着频率的增加应该是先增大、再减小、再增大、再减小的，若在两个响应峰值之间有某些频率的响应在-3dB之下，说明此时驰豫振荡频率与PPR频率差距较大，造成此时的调制带宽比PPR频率还要小，严重影响激光器的高速性能；因此在本例中，只探测一个频率点的响应，此频率点处在两个响应峰值中间的谷值位置，因为如果驰豫振荡频率减小，响应曲线恶化，此点的响应会显著减小，甚至低于-3dB，具有明显的指导意义，且只测一个点简化了结构同时减少了能耗。
本发明的实施例中，根据测得的特定频率点的响应结果，按照相应的算法，可改变注入反馈区的电流，进而改变PPR频率的位置。因为PPR频率与反馈区提供的反馈相位和反馈强度有关系，反馈相位与无源反馈区注入电流相关，反馈强度与有源反馈区注入电流相关。
本发明的实施例中，需要说明的是，由于没有确定的公式表示应该将注入电流调整到何种程度，在这里我们有两种思路，第一种思路，如图2所示，可以不断通过反馈慢慢改变加入到反馈区的电流，直到特定频率点的响应满足一定条件，得到明显改善，此时可以保证在此温度下，激光器工作在能达到的最大调制带宽之下；另一种思路将在具体实施例3中加以介绍。
本发明又一实施例中，一种反馈式半导体激光器的调控装置，如图3所示，本实施例与图2类似，不同之处在于经过PD探测器21后，输出功率谱分出几路，每一路可测不同频率点的响应，多个频率点的响应可更准确推测激光器响应的变化，对两个电流的改变更具有指导意义。
需要说明的是，在本例中，为减小器件复杂度，可测量5个频率点来指示频率响应的变化情况，分别是在常温下测得的两个峰值对应的频率、峰值之间的谷值对应的频率、两个峰值与谷值中间的两个频率点，每一路的电学滤波器可只得到对应频率的响应；由测得的结果，不断缓慢改变注入无源反馈区11和有源反馈区12的电流，直到这些频率的响应达到需要满足的条件；特别地，在本例中，可以测多个频率点的响应，这些频率点集中在频率响应的两个峰值之间，可近似得到这个频率区间的响应曲线，根据测得的结果，可慢慢改变注入反馈区的电流，直到所有的频率的响应大于-3dB，这样就可以保证两个峰值频率之间没有提前降到-3dB的频率点；测量多个频率点更准确，测量几个具有明显指导意义的特征频率点会降低器件复杂性，两种方法都是可行的。
本发明又一实施例中，一种反馈式半导体激光器的调控装置，如图4所示，本实施例与图3类似，不同之处在于经过各个电学滤波器22后，所得到的数据经过一数据处理器24，得到输出再去控制电流源23；需要说明的是，在此实施例中，可以对图1所示半导体激光器件进行大量实验，得到两个峰值之间的关系、两个注入电流与PPR频率的关系等，虽没有确定的公式，但可经过训练神经网络的方式得到一个大致的关系，当数据处理器22得到此时的频响数据，训练后的网络可以根据这个结果，直接得到电流源应该输出什么样的电流，一步到位，调节速度会加快。
本发明又一实施例中，一种反馈式半导体激光器的调控装置，如图5所示，本实施例与图2-图4类似，不同之处在于本次使用的器件区1只包含分布反馈激光器区10和无源反馈区11，只改变注入无源反馈区11的电流也可以改变PPR频率的位置，也可根据测得的频率响应的结果改变注入无源反馈区11的电流，其他与上述实施例相同。
需要说明的是，在本发明的实施例中，由于电流反馈补偿区的复杂及占地面积大，一般设置在片外。
总体而言，本发明可以实现一种反馈式半导体激光器，半导体激光器的温度越高，驰豫振荡频率改变越多，通过电流调控的PPR频率也相应变化，使得激光器能够达到在这个温度下能达到的最大调制带宽，达到激光器在宽温条件下高速工作的目的。且因为无需设置额外的制冷装置，降低了器件复杂度和能耗。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种反馈式半导体激光器的调控装置，其特征在于，包括器件区(1)和电流反馈补偿区(2)，所述器件区(1)从左到右包括分布反馈激光器区(10)、无源反馈区(11)及有源反馈区(12)；所述半导体激光器的小信号频率响应有两个峰值，分别为半导体激光器自身参数决定的驰豫振荡频率和由反馈引入的光子光子谐振PPR频率，所述器件区(1)产生的背面输出光经过电流反馈补偿区(2)得到小信号频率响应，所述电流反馈补偿区(2)根据所述小信号频率响应结果对注入无源反馈区(11)的电流IP及注入有源反馈区(12)的电流IA进行补偿，改变器件区(1)产生的反馈光的反馈相位和反馈强度进而影响PPR频率，从而调控半导体激光器的带宽；
所述分布反馈激光器区(10)包括第一电极(13)、有源层(14)、选模光栅(15)；所述选模光栅(15)位于有源层(14)上方，所述第一电极(13)位于分布反馈激光器区(10)的上方；所述第一电极(13)用于实现载流子注入；所述有源层(14)为多量子阱结构，用于为所述分布反馈激光器区(10)提供增益，所述分布反馈激光器区(10)在注入载流子的作用下，所述有源层(14)内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；所述选模光栅(15)具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
所述无源反馈区(11)包括第二电极(16)及第一体材料区(17)；所述第一体材料区(17)位于和有源层(14)一样的高度，所述第二电极(16)位于无源反馈区(11)最上方，用于实现电流注入，改变第一体材料(17)的折射率；第一体材料区(17)用于对主模和边模引入相位差；所述无源反馈区(11)用于影响反馈光的反馈相位；
所述有源反馈区(12)包括第三电极(18)及第二体材料区(19)；所述第二体材料区(19)位于和有源层(14)一样的高度，所述第三电极(18)位于有源反馈区(12)最上方，用于实现电流注入；所述第二体材料区(19)用于对光场进行增益，实现光信号放大，补偿所述无源反馈区(11)引入的损耗以提供反馈光；所述有源反馈区(12)用于影响反馈光的反馈强度；所述电流反馈补偿区(2)包括光隔离器(20)、PD探测器(21)、电学滤波器(22)及电流源(23)；所述光隔离器(20)用于防止器件区(1)背面输出光反射回器件区(1)造成干扰；所述PD探测器(21)用于将器件区(1)背面输出光转换为电信号，得到输出功率谱；所述电学滤波器(22)用于将需要的频率分量滤出，得到此频率点的响应，所述电流源(23)用于根据测得的响应结果向无源反馈区(12)和有源反馈区(13)注入电流；通过电流反馈补偿区(2)测得的预设频率点的小信号频率响应，得到激光器的频率响应的变化情况，由电流源施加到无源反馈区(11)和有源反馈区(12)的电流相应改变，使得PPR频率发生相应变化。
2.如权利要求1所述的反馈式半导体激光器的调控装置，其特征在于，所述驰豫振荡频率为：
Figure FDA0003513142450000021
其中，fr为所述驰豫振荡频率，vg为激光介质中光群速度，ε为增益饱和系数，ξ为光学限制因子，ηi为内量子效率，V为分布反馈激光器区(10)内有源区体积，S为光子密度，Ith为激光器的阈值电流，I表示注入分布反馈激光器区(10)的电流，dg/dN为激光器的微分增益。
3.一种反馈式半导体激光器的调控装置，其特征在于，包括器件区(1)和电流反馈补偿区(2)，所述器件区(1)从左到右包括分布反馈激光器区(10)、无源反馈区(11)；所述半导体激光器的小信号频率响应有两个峰值，分别为半导体激光器自身参数决定的驰豫振荡频率和由反馈引入的光子光子谐振PPR频率，所述器件区(1)产生的背面输出光经过电流反馈补偿区(2)得到小信号频率响应，所述电流反馈补偿区(2)根据所述小信号频率响应结果对注入无源反馈区(11)的电流IP进行补偿，改变器件区(1)产生的反馈光的反馈相位进而影响PPR频率，从而调控半导体激光器的带宽；
所述分布反馈激光器区(10)包括第一电极(13)、有源层(14)、选模光栅(15)；所述选模光栅(15)位于有源层(14)上方，所述第一电极(13)位于分布反馈激光器区(10)的上方；所述第一电极(13)用于实现载流子注入；所述有源层(14)为多量子阱结构，用于为所述分布反馈激光器区(10)提供增益，所述分布反馈激光器区(10)在注入载流子的作用下，所述有源层(14)内的电子、空穴复合，辐射出光子，形成光场；所述选模光栅(15)具有周期性变化的折射率，用于实现模式选择；
所述无源反馈区(11)包括第二电极(16)及第一体材料区(17)；所述第一体材料区(17)位于和有源层(14)一样的高度，所述第二电极(16)位于无源反馈区(11)最上方，用于实现电流注入，改变第一体材料区(17)的折射率；第一体材料区(17)用于对主模和边模引入相位差；所述无源反馈区(11)用于影响反馈光的反馈相位；所述电流反馈补偿区(2)包括光隔离器(20)、PD探测器(21)、电学滤波器(22)及电流源(23)；所述光隔离器(20)用于防止器件区(1)背面输出光反射回器件区(1)造成干扰；所述PD探测器(21)用于将器件区(1)背面输出光转换为电信号，得到输出功率谱；所述电学滤波器(22)用于将需要的频率分量滤出，得到此频率点的响应，所述电流源(23)用于根据测得的响应结果向无源反馈区(12)和有源反馈区(13)注入电流；通过电流反馈补偿区(2)测得的预设频率点的小信号频率响应，得到激光器的频率响应的变化情况，由电流源施加到无源反馈区(11)的电流相应改变，使得PPR频率发生相应变化。
4.如权利要求3所述的反馈式半导体激光器的调控装置，其特征在于，所述驰豫振荡频率为：
Figure FDA0003513142450000041
其中，fr为所述驰豫振荡频率，vg为激光介质中光群速度，ε为增益饱和系数，ξ为光学限制因子，ηi为内量子效率，V为分布反馈激光器区(10)内有源区体积，S为光子密度，Ith为激光器的阈值电流，I表示注入分布反馈激光器区(10)的电流，dg/dN为激光器的微分增益。
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