CN113661618B - 可变限制的单片主振荡器功率放大器 - Google Patents

可变限制的单片主振荡器功率放大器 Download PDF

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Abstract

一种主振荡器功率放大器包括：半导体激光器，其形成在衬底上并被配置为输出光学信号；以及半导体光学放大器(SOA)，其形成在该衬底上。该SOA包括具有光学有源区域的光波导，其中，该光波导被配置为沿至少两个维度来扩展光学信号的模式尺寸。

Description

可变限制的单片主振荡器功率放大器
技术领域
本公开中提出的实施例总体上涉及可变限制的单片主振荡器功率放大器，更具体地，涉及包括超模(supermode)过滤波导发射器的主振荡器功率放大器。
背景技术
相干调制格式是长距离和城域网应用的主要关注点，并且在短距离和数据中心互连(DCI)应用中越来越受到关注。然而，由于调制相位和振幅两者，因此硅中的相干调制器本质上是高损耗的。对于即将推出的600GB、800GB和1TB应用，相干调制器的发送器插入损耗估计为25-29dB。同时，进入光纤所需的发送器输出功率在0与+3dBm之间。
附图说明
为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例对上文简要概述的本公开进行更具体的描述，其中一些实施例图示在附图中。然而，需要注意的是，附图示出了典型的实施例，因此不应视为限制性的；可以预期其他等效的实施例。
图1是根据一个或多个实施例的示例性光学系统的框图。
图2是根据一个或多个实施例的超模过滤波导发射器的截面图，该发射器具有布置在脊(ridge)中的光学有源区域。
图3A和图3B是示出根据一个或多个实施例的使用超模过滤波导发射器来过滤光学模式的示意图。
图4是示出根据一个或多个实施例的使用超模过滤波导发射器来传播光学模式的示意图。
图5是根据一个或多个实施例的具有超模过滤波导发射器的示例性主振荡器功率放大器的俯视图。
图6A和图6B是根据一个或多个实施例的图5的示例性主振荡器功率放大器的视图。
图7A至图7C示出了根据一个或多个实施例的半导体激光器的示例性光栅图案。
图8A和图8B示出了根据一个或多个实施例的半导体激光器和半导体光学放大器的示例性布置。
图9是根据一个或多个实施例的示例性光学系统的俯视图。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示图中共同的相同元件。可以预期的是，一个实施例中公开的元件可以有益地用于其他实施例，而无需具体叙述。
具体实施方式
概述
在一个实施例中，一种光学装置包括：形成在衬底上的半导体激光器；以及形成在衬底上并与半导体激光器光学耦合的超模过滤波导(SFW)发射器。SFW发射器包括与第二光波导倏逝波耦合的第一光波导。第一光波导和第二光波导被共同配置为仅选择性地传播多个光学模式中的第一模式。第一光波导和第二光波导中的一者包括光学有源区域。
在另一实施例中，一种主振荡器功率放大器包括：半导体激光器，其形成在衬底上并被配置为输出光学信号；以及半导体光学放大器(SOA)，其形成在衬底上。SOA包括具有光学有源区域的光波导，其中，该光波导被配置为沿至少两个维度扩大光学信号的模式尺寸。
在另一实施例中，一种光学系统包括：光子芯片，其包括光学组件；半导体激光器，其形成在与光子芯片分开的衬底上；以及超模过滤波导(SFW)发射器，其形成在衬底上并与半导体激光器和光学组件光学耦合。SFW发射器包括与第二光波导倏逝波耦合的第一光波导。第一光波导和第二光波导被共同配置为仅选择性地传播多个光学模式中的第一模式。第一光波导和第二光波导中的一者包括光学有源区域。
示例实施例
与光子芯片一起使用的激光源面临许多挑战，包括扩展到更高的输出功率水平以支持更高的数据速率(即，通过更快的调制和/或更多的光学通道)；与光子芯片的复杂和/或昂贵的光学对准过程；和/或通过加入光斑尺寸转换器增加了复杂性和光学损耗。使用单一的、高功率的片外激光源可以支持许多平行的光学通道，该片外激光源可以降低激光源的成本、尺寸和复杂性。
单频激光源的最大输出功率通常是波导宽度、厚度和长度的函数。波导宽度的典型值约为5微米或更小，波导厚度的典型值约为1微米，并且波导长度的典型值约为1.5毫米或更小(例如，基于在分布式反馈激光器中对光栅进行写入的技术限制)。这些典型值通常将最大输出功率限制为小于100毫瓦。可以通过用半导体光学放大器(SOA)跟随激光器来增加激光源的输出功率。然而，光波导的尺寸限制了最大输出功率。
根据本文讨论的实施例，主振荡器功率放大器(MOPA)包括半导体激光器和SOA。MOPA通过集成分布式反馈(DFB)激光器或分布式布拉格反射器(DBR)激光器，然后再集成SOA，在单个芯片上提供高功率、单频的激光源。在一些实施例中，单片MOPA包括耦合的超模过滤波导(SFW)。SFW产生具有大光斑尺寸的单模波导，并提供了用于通过对材料堆叠进行适当调整来定制光斑形状的灵活性。SFW还允许通过产生大模式、低限制结构来实现高光学功率(例如，500毫瓦或更大)。在一些实施例中，SFW通过改变脊的宽度而不是依靠复杂且有损失的再生长过程来充当光斑尺寸转换器。此外，通过使用间隔件层作为蚀刻停止层，SFW可能更可重复性地制造。
图1是根据一个或多个实施例的示例性光学系统的框图100。该光学系统包括主振荡器功率放大器(MOPA)105，该放大器与光子芯片140进行光学耦合。MOPA 105包括形成在衬底115上的半导体激光器110。半导体激光器110输出光学信号120。在一个实施例中，半导体激光器110是输出连续波(CW)光学信号的可集成的可调谐激光器组件(ITLA)，但也可以预期其他类型的光源。即，半导体激光器110输出未经调制的光学信号，在某些情况下，它的输出功率不足以执行相干调制。衬底115可以由任何合适的(一种或多种)半导体材料形成，如硅衬底、磷化铟(InP)衬底等。
MOPA 105还包括形成在衬底115上的半导体光学放大器(SOA)125。SOA 125与半导体激光器110进行光学耦合，并使用包括光学有源区域135的超模过滤波导(SFW)发射器130来放大接收到的光学信号120。SOA125输出经放大的光学信号150，该光学信号由光子芯片140的光学组件145接收。SOA 125的尺寸被设计为向光学信号120提供所需的光学功率增加。在一些实施例中，SOA 125(例如，SFW发射器130)的尺寸也被设计为相对于光学信号120的模式尺寸来增加经放大的光学信号150的模式尺寸。随着模式尺寸的增加，SOA 125可以提供增大的与光学组件145的耦合效率。例如，经放大的光学信号150的模式尺寸可以被选择为与光学组件145的模式尺寸基本上匹配。
在一些实施例中，光子芯片140包括块状硅(Si)衬底，其中用于生产有源光学器件(例如，激光器、检测器、调制器、吸收器)的一个或多个特征或材料被预处理。在一些实施例中，光子芯片140被形成为绝缘体上硅(SOI)器件，该器件包括衬底、掩埋绝缘体层(或掩埋氧化物(BOX)层)以及表面层，有源光学器件的组件形成在该表面层中。表面层的厚度可以在从小于100纳米到大于一微米的范围内。更具体地，表面层的厚度可以在100至300纳米之间。绝缘层的厚度可以根据所需的应用而改变。在一个实施例中，绝缘层的厚度可以在从小于一微米到几十微米的范围内。衬底的厚度可以根据具体的应用而有很大改变。例如，半导体衬底可以是典型的半导体晶圆的厚度(例如，100至700微米)，或者可以变薄并安装在另一衬底上。
图2是根据一个或多个实施例的SFW发射器200的截面图，该发射器具有布置在脊部210中的光学有源区域235。可以结合其他实施例来使用SFW发射器200(例如，作为图1中描绘的SFW发射器130的一种示例性实现方式)的特征。
在SFW发射器200中，脊部210从基部205延伸。一般来说，基部205比脊部210宽得多(例如，沿X维度)。基部205包括布置在第一包层215A上方的第一光波导220。第一光波导220被配置为在横向维度(例如，沿x维度)上无限延伸(或延伸比脊部210宽得多的距离)。第一光波导220可以具有任何合适的实现方式。例如，在第一包层215A包括磷化铟(InP)半导体材料的情况下，第一光波导220可以由磷化镓铟砷(GaInAsP)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)或其他合适的四元化合物半导体材料形成。在另一示例中，在第一包层215A包括砷化铝镓(AlGaAs)半导体材料的情况下，第一光波导220可以由砷化镓(GaAs)、铝比例较低的AlGaAs等形成。
第一光波导220具有沿Y维度的总厚度(t)。在一些实施例中，如图2中所示，第一光波导220包括单光波导层，该层布置在第一包层215A上方并具有沿y维度的高度(h2)。在一些实施例中，单光波导层的高度(h2)等于第一光波导220的总厚度(t)，但这不是必需的。在一个替代实施例中，第一光波导220包括两个光波导层，这两个光波导层被间隔件层隔开，并且第一光波导220的总厚度(t)等于两个光波导层和间隔件层的高度之和。在另一替代实施例中，第一光波导220包括稀释波导，该稀释波导具有高有效折射率层和低有效折射率层的交替布置，并且第一光波导220的总厚度(t)等于高有效折射率层和低有效折射率层的高度之和。
脊部210包括第二光波导230并包括第二包层215B的一部分，该第二光波导与第一光波导220间隔开。第二光波导230可以具有任何合适的实现方式。例如，在第二包层215B包括磷化铟(InP)半导体材料的情况下，第二光波导230可以由磷化镓铟砷(GaInAsP)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)或其他合适的四元化合物半导体材料形成。在另一示例中，在第二包层215B包括砷化铝镓(AlGaAs)半导体材料的情况下，第二光波导230可以由砷化镓(GaAs)、铝比例较低的AlGaAs等形成。在一些实施例中，用与第一光波导220相同的材料来实现第二光波导230，但这并不是必需的。
在一些实施例中，如SFW发射器200中所示，光学有源区域235布置在第二光波导230中。在替代实施例中，有源区域235布置在第一光波导220中。任何合适的(一种或多种)光学增益材料都可以用在光学有源区域235中，例如，量子阱、量子点、量子线等，它们可以被用电泵送和/或用光泵送。
第一光波导220和第二光波导230通过间隔件层225间隔开，并形成倏逝波耦合的波导布置。如图所示，第一光波导220和第二光波导230是“垂直堆叠”的，但是其他相对布置也是可能的。因此，应该适当地选择独立的第一光波导220和第二光波导230的模式的有效折射率，以创建所需的超模，该超模由SFW发射器200选择性地传播。可以通过改变第一光波导220和/或第二光波导230的几何形状(例如，宽度和厚度)或材料(本体折射率)来改变有效折射率。间隔件层225的材料和厚度也可以被选择为影响超模特性。第一光波导220和第二光波导230的布置可以(而且通常会)支持多个超模。然而，由于SFW发射器200的设计，基本的超模被限制在脊部210中，并且所有其他(不需要的)超模通过辐射到第一光波导220的横向范围内而被过滤掉。因此，单一模式可以由SFW发射器200选择性地传播。
在一些实施例中，第二光波导230包括：下波导层，其代表掺杂有第一导电类型的第一区域；以及上波导层，其代表掺杂有不同的第二导电类型的第二区域。如图所示，下波导层与间隔件层225相邻，上波导层与第二包层215B相邻，并且光学有源区域235(例如，量子点层)被布置在下波导层和上波导层之间。第一光波导220可以具有任何合适的掺杂，也可以是无掺杂的。
在一些实施例中，第二光波导230由III-V半导体材料或合金形成，其厚度在约1至2微米之间。在一些实施例中，脊部210的宽度(w)沿X维度在约3至8微米之间。有了这样的尺寸，光学模式的直径可能是大约4和5微米，这比支持单模放大的大多数半导体光学放大器(SOA)大得多。随着模式尺寸的增加，光学信号通常具有多个模式。然而，由于第一光波导220的区域220A、220B远离脊部210布置(例如，不与脊部210重叠)，因此SFW发射器200可以具有大的模式尺寸，并且仍然支持单模放大。当在SFW发射器200中传播的光学信号生成额外的模式时，这些模式被传送到区域220A、220B中并被区域220A、220B过滤掉。以这种方式，SFW发射器200支持在其他SOA所支持的更大的模式尺寸下进行单模操作。在一个实施例中，SFW发射器200是多模式放大器，其基本模式的垂直模式尺寸大于2.5微米1/e2直径，它的模式增益可以明显高于任何其他高阶模式。在一个实施例中，SFW发射器200是单模放大器，其基本模式的模式尺寸大于2.5微米1/e2直径；由于对区域220A、220B的辐射损失，波导支持的其他模式经历了净损失。关系1/e2是描述高斯光束大小的典型度量。
间隔件层225布置在第一光波导220和第二光波导230之间。间隔件层225可以具有任何合适的实现方式，例如InP或合适的四元化合物半导体材料。在一些实施例中，间隔件层225也掺杂为导电的。间隔件层225具有沿Y维度的高度(s)。
第一光波导220、第二光波导230和/或间隔件层225的尺寸和布置被设计为使得第一光波导220和第二光波导230被倏逝波耦合。通过倏逝波耦合，第一光波导220和第二光波导230的组合被配置为传播代表第一光波导220和第二光波导230的模式之和的耦合超模。
在一些实施例中，第二光波导230被配置为传播多个光学模式(由有效折射率图240、245、250示出)，而第一光波导220被配置为选择性地传播多个光学模式中的第一模式。以另一种方式描述，基本耦合模式(由有效折射率图240示出)具有大于第一光波导220的有效折射率，而高阶耦合模式(由有效折射率图245、250示出)具有小于第一光波导220的有效折射率。参考图3A和图3B，示意图300在图表305、310中示出了由第一光波导220所呈现的有效折射率。在图表305中，在与SFW发射器200的脊部210相对应的区域308中，基本耦合模式307的有效折射率306更大。在图表310中，区域308中的高阶耦合模式312的有效折射率311较小。因此，基本耦合模式(例如，同相光学模式)被第一光波导220所限制，而高阶耦合模式(例如，非同相光学模式)被第一光波导220辐射掉。
根据倏逝波耦合的波导的耦合模式理论，两个波导的耦合系统支持两个超模(一个同相模式和一个非同相模式)，其场轮廓由各个波导模式的叠加来近似描述。这些模式的有效折射率可以用如下公式来描述：neff +＝n+[Δn2+K2]1/2(同相)以及neff -＝n-[Δn2+K2]1/2(非同相)，其中n是两个波导的有效折射率平均值，Δn是两个波导的有效折射率之差的一半，并且K与两个波导之间的耦合强度有关。对于上波导被蚀刻掉的区域中的SFW，模式有效折射率大约等于仅(一个或多个)下波导的有效折射率，表示为neff I＝n+/-Δn(符号取决于波导有效折射率之差的取值方式)。显而易见的是，对于K2>0，neff+>neffI>neff-。由于一般情况下，模式被拉入具有较高折射率的区域中，因此，同相模式被限制在脊部210中，而非同相模式被拉入横向区域(上波导被蚀刻掉)中，在该横向区域中非同相模式远离脊部210辐射，并且光学功率被损耗。根据这一原理，所需的同相模式被限制在脊部210，而不需要的非同相超模则通过辐射被过滤掉。
还参考图4，示意图400示出了使用SFW发射器200的光学模式的前视图。在一些实施例中，脊部210的宽度(w)沿x维度大于4微米，并且SFW发射器200的耦合波导几何形状沿y维度具有大于4微米的厚度(例如，h1+s+t)。也可以预期SFW发射器200的其他尺寸。第一光模部分405通过第二光波导230传播，而第二光模部分410通过第一光波导220传播。因此，SFW发射器200支持沿x维度传播大于5微米的光学模式，并且SFW发射器200支持沿y维度传播大于4微米的光学模式。
有利的是，光学模式的大尺寸允许更好的耦合效率和对准公差，这使得SFW发射器200的无源对准和接合成为可能。光学模式的大尺寸允许生成非常高的光学功率水平，例如，100毫瓦到1瓦或更大，这比传统的二极管激光器大约大一个数量级。此外，由SFW发射器200生成的放大作用可以补偿数据速率增加时遭受的较高损失。例如，SFW发射器200可以用于光学信号大于50GHz并支持100Gbps和1Tbps之间的数据速率的发送器。
第一光波导220和/或第二光波导230的组成和几何形状可以被选择为控制光学模式的大小和/或形状。如上所述，在一个替代实施例中，第一光波导220包括两个光波导层，它们被间隔件层隔开。在另一替代实施例中，第一光波导220包括稀释波导，该稀释波导具有高有效折射率层和低有效折射率层的交替布置。
SFW发射器200进一步包括：第一导电接触层255，其布置在第二包层215B上方(例如，在上包层上方)；以及第二导电接触层，其布置在间隔件层225上方。在第二导电接触层内，导电接触件260A、260B布置在脊部210的相对两侧。有利的是，由于在穿过间隔件层225到第二光波导230的下波导层的导电路径中，光场相对较低，在某些情况下，第一光波导220可以是不掺杂的，这减少了第一光波导220中的光学损耗。
在替代实施例中，第二导电接触层被布置为在第一包层215A下面(例如，在下包层下面)的导电接触件265(以虚线示出)。在这种情况下，第二包层215B和第二光波导230的上波导层可以掺杂有第一导电类型。第一包层215A、第二光波导230的下波导层和/或第一光波导220可以掺杂有不同的第二导电类型。在一些实施例中，间隔件层225也掺杂为导电的(例如，掺杂有第二导电类型)。
此外，在一些实施例中，间隔件层225可以用作蚀刻停止层，这可以简化制造过程并降低生产SFW发射器200的成本。
图5是根据一个或多个实施例的具有SFW发射器的示例性MOPA的俯视图500。视图500中描绘的特征可与其他实施例(例如，图1的MOPA 105的一种示例性实现方式，该实现方式结合了图2的SFW发射器200的特征)结合使用。
如图所示，脊部210包括在第二光波导230中形成的激光器区域505(例如，图1的半导体激光器110的一个示例)和SOA区域510(例如，图1的SOA 125的一个示例)。激光器区域505延伸到MOPA的第一面，并且SOA区域510延伸到MOPA的第二面。激光器区域505的长轴与SOA区域510的长轴对准。在一些实施例中，激光器区域的第一长度L1在1至2毫米(mm)之间，并且SOA区域510的第二长度L2在1至10毫米之间。激光器区域505具有第一宽度W1，而SOA区域510在MOPA的第二面从第一宽度W1变窄到第二宽度W2。激光器区域505和/或SOA区域510可以根据所需的光学功率和模式尺寸而具有不同的尺寸。此外，激光器区域505和SOA区域510可以具有不同的相对布置(例如，不沿其各自的长轴对准)。
使用激光器区域505来形成单频激光器。在一些实施例中，激光器区域505包括分布式反馈(DFB)激光器或分布式布拉格反射器(DBR)激光器，它们通常包括由沿激光器区域505的长度的光栅图案定义的镜子。以此方式，激光器区域505向SOA区域510提供具有高光学增益的光学信号。
SOA区域510增加了由激光器区域505提供的光学信号的光学功率。在一些实施例中，如图所示，SOA区域510是锥形的，以支持更高的光学功率水平。有利的是，使用SFW发射器的特征，SOA区域510也能够增加光学信号的垂直光斑尺寸，这支持扩展到高光学功率水平，并在输出面处提供大光斑尺寸以提高耦合效率。通过也增加垂直光斑尺寸，SOA区域510不需要包括非常宽的光波导来支持高光学功率水平。非常宽的光波导可能会受到低耦合效率和其他情况的影响，例如偏置相关的像散(astigmatism)，这可以通过使用SFW发射器的特征来有利地避免。
还参考图6A和图6B，截面A-A的横截面视图600示出了激光器区域505在过渡到SOA区域510时提供的光学信号的光学模式，其中SOA区域510具有第一宽度W1。前视图610(即，沿截面B-B)示出了在面处的光学模式，其中SOA区域510具有第二(锥形)宽度W2。
在横截面视图600中，光学模式605主要被限制在第二光波导230内。第二光波导230沿SOA区域510的逐渐变窄改变了限制，并有效地将光学模式部分地“推”到第一光波导220中。如前视图610所示，第一光学模式部分405通过第二光波导230传播，而第二光学模式部分410通过第一光波导220传播。如上所述，较大的光学模式可以允许更好的耦合效率和对准公差以及非常高的光学功率水平。
虽然SOA区域510被示为从第一宽度W1逐渐变窄到第二宽度W2，但是除了逐渐变窄之外或者代替逐渐变窄，可以使用其他技术来转换光学信号的模式尺寸。在一些实施例中，沿使用有效折射率效应的SOA区域510的长度包括亚波长光栅。有效折射率可以基于亚波长光栅的填充系数而被控制。
图7A至图7C示出了根据一个或多个实施例的用于半导体激光器的示例性光栅图案。包括在示意图700、710、720中的特征可以与其他实施例结合使用，例如包括在图1中描绘的MOPA 105的半导体激光器110中。示意图700、710、720中的光栅图案可以用于形成任何合适类型的半导体激光器，例如分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器等。
示意图700是激光器区域的侧视图，其中在掩埋光栅层705中形成有光栅图案。如图所示，掩埋光栅层705布置在第二包层215B内，位于第二光波导230的上波导层上方。掩埋光栅层705可以由任何合适的(一种或多种)材料形成，并且光栅图案的尺寸被设计为使得光栅图案提供所需的光学反馈。例如，在第二包层215B包括磷化铟(InP)半导体材料的情况下，掩埋光栅层705可以由磷化镓铟砷(GaInAsP)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)或其他合适的四元化合物半导体材料形成。
掩埋光栅层705可以在激光器区域内具有任何替代布置。例如，掩埋光栅层705可以布置在第二光波导230的上波导层内(例如，在光学有源区域235上方)、第二光波导230的下波导层内(例如，在光学有源区域235下方)、间隔件层225内、第一光波导220内或第一包层215A内。以此方式，掩埋光栅层705可以布置在脊部210或基部205中。
示意图710是激光器区域的俯视图，其中光栅图案是沿着脊部210的横向侧面形成的。换句话说，脊部210的侧面被形成为波纹状的侧面715A、715B，侧面715A、715B沿着脊部210的长度创建周期性的光栅图案。波纹状的侧面715A、715B的尺寸被设计为使得光栅图案提供所需的光学反馈。波纹状的侧面715A、715B可以沿着形成在脊部210中的第二光波导230的其他侧面(例如，第二光波导230的顶面和/或底面)交替地形成。
示意图720是激光器区域的侧视图，其中光栅图案725被形成在第二包层215B中。换句话说，可以例如通过深入蚀刻到脊部210的顶部表面中，以创建沿着脊部210的长度的周期性光栅图案来形成光栅图案725。
图8A和图8B是示出根据一个或多个实施例的半导体激光器和半导体光学放大器的示例性布置的示意图800、835。示意图800、835中所示的特征可以与其他实施例结合使用，例如包括在图1中描绘的MOPA 105中。
在示意图800中，第二光波导230在第一面805和相对的第二面810之间延伸。半导体激光器形成在第二光波导230的激光器区域505中，该区域延伸至第一面805。SOA形成在第二光波导230的SOA区域510中，该区域延伸至第二面810。半导体激光器的长轴830与SOA的长轴825对准。SOA的长轴825(例如，第二光波导230的长轴)与第二面810以非正交角θ相交。有利的是，长轴825与第二面810以非正交角θ的相交减轻了片上光学反射，这降低了破坏半导体激光器的风险。
在一些实施例中，第一涂层815被应用到第一面805和/或第二涂层820被应用到第二面810。例如，第一涂层815和/或第二涂层820可以是抗反射涂层，以减轻反向反射。抗反射涂层的一些非限制性示例包括以下项的一个或多个沉积层：氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氟化镁(MgF2)、五氧化二钽(Ta2O5)等。有利的是，使用抗反射涂层进一步减轻了片上的光学反射。
在一些实施例中，第一涂层815和/或第二涂层820可以被选择为支持由激光器区域505形成光学信号。例如，第一涂层815可以是用作DFB激光器或DBR激光器的镜子的高反射涂层。在另一示例中，第一涂层815可以是DFB激光器的抗反射涂层，它可以减少光栅相位问题的风险。在DFB激光器中，由于抗反射涂层引起的光学功率损失与由SOA提供的光学功率相比相对较小。
在一些实施例中，并且如示意图835中所示，在半导体激光器和SOA之间布置有过渡区域840(例如，弯曲区域)。过渡区域840允许半导体激光器的长轴830与SOA的长轴825不对准。例如，长轴830可以与第一面805正交，而长轴825与第二面810以非正交角θ相交。有利的是，过渡区域840的使用进一步减轻了片上的光学反射。此外，在一些实施例中，有效折射率效应可以在过渡区域中得到控制，以进一步减轻片上光学反射。
图9是根据一个或多个实施例的示例性光学系统900的俯视图。更具体地，光学系统900的MOPA 105提供适合用作远程激光源905的高的光输出功率，以用于支持多个光学通道和/或多个光子模块。光学系统900中示出的特征可与其他实施例结合使用。
光学系统900包括光子芯片910，该芯片包括边缘耦合器940，该边缘耦合器在光子芯片910的侧表面处光学暴露。如本文所使用的，“光学暴露”意味着边缘耦合器940在侧表面处物理暴露，或从侧表面略微凹陷(例如，1至5微米)，但仍然可以光学地耦合到外部载光介质(例如，光纤935)。在一些实施例中，边缘耦合器940使用多棱镜、嵌入式结构形成，并被配置为在光纤935和与边缘耦合器940光学耦合的光分路器945之间转换光学模式。光子芯片910进一步包括多个光调制器950A、950B、950C、950D以及多个光波导955A、955B、955C、955D。
光学系统900进一步包括与光子芯片910的边缘耦合器940光学耦合的远程激光源905。远程激光源905包括衬底915、布置在衬底915上的MOPA 105、布置在衬底915上的透镜920、布置在衬底915上的光隔离器925和布置在衬底915上的附接区域930。光纤935在附接区域930处刚性地附接到衬底915。在一个示例中，附接区域930是形成到衬底915中的沟槽，并且沉积在沟槽中的环氧树脂在光纤935与光隔离器925对准之后被固化。光纤935也可以刚性地附接到光子芯片910。例如，布置在光纤935与光子芯片910的侧表面之间的折射率匹配环氧树脂在光纤935与边缘耦合器940对准之后被固化。还可以考虑用于将光纤935相对于远程激光源905的光学组件(例如，光隔离器925)和/或光子芯片910的光学组件(例如，边缘耦合器940)进行固定布置的其他技术。例如，光纤935可以附接到与衬底915接触的光纤阵列单元。
由MOPA 105生成的光学信号(例如，CW光学信号)通过透镜920和光隔离器925传播，并通过光纤935传播到边缘耦合器940中。光分路器945将来自光学信号的光学功率分配到四(4)个光学通道上，每个通道均具有相应的光调制器950A、950B、950C、950D和相应的光波导955A、955B、955C、955D。也可以设想其他数量的光学通道，在某些情况下，这仅受限于MOPA 105的光输出功率。此外，光学通道可以具有任何替代的(一种或多种)配置。在替代实施例中，远程激光源905可以用于封装件内光学器件(IPO)。在替代实施例中，由光分路器945执行的光学功率的分配可以在光纤935中实施。
在前文中，参考本公开中呈现的实施例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施例。相反，所描述的特征和元件的任何组合，无论是否与不同的实施例有关，都被预期用来实施和实践所构想的实施例。此外，尽管本文公开的实施例可以实现优于其他可能的解决方案或现有技术的优势，但无论给定的实施例是否实现了特定的优势，都不限制本公开的范围。因此，前面的各方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并不被视为所附权利要求的要素或限制，除非在(一个或多个)权利要求中明确提及。
本公开的各方面将参考根据本公开中呈现的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述。可以理解的是，流程图图示和/或框图的每个块以及流程图图示和/或框图中的块的组合可以通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令，创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个块中指定的功能/行为的方法。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的一个或多个块中指定的功能/行为的指令的制品。
计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行，以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图和/或框图的一个或多个块中指定的功能/行为的过程。
图中的流程图和框图示出了根据各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个块均可以代表模块、段或代码的一部分，它包括用于实施(一个或多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意的是，在一些替代实现方式中，块中指出的功能可能不按图中所示的顺序出现。例如，连续示出的两个块实际上可能基本上是同时执行的，或者这些块有时可能以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应当注意的是，框图和/或流程图图示的每个块以及框图和/或流程图图示中的块的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实施。
鉴于上述情况，本公开的范围是由所附权利要求书确定的。

Claims (18)

1. 一种光学装置，包括：
半导体激光器，其形成在衬底上；以及
超模过滤波导SFW发射器，其形成在所述衬底上并与所述半导体激光器光学耦合，所述SFW发射器包括与第二光波导倏逝波耦合的第一光波导，其中所述第一光波导被布置在所述SFW发射器的基部中，其中所述第二光波导跨所述SFW发射器的脊部的长度被布置在所述脊部中，其中所述脊部从所述基部延伸，其中，所述半导体激光器的光栅图案被形成到所述脊部中使得所述第二光波导位于所述第一光波导和所述光栅图案之间，使得所述光栅图案在所述光学装置的第一面处开始并且在沿所述脊部的长度的一点处结束，并且使得所述第二光波导的宽度在沿所述脊部的长度的所述一点和所述光学装置的第二面之间逐渐变窄，
其中，所述第一光波导和所述第二光波导被共同配置为仅选择性地传播多个光学模式中的第一模式，并且
其中，所述第一光波导和所述第二光波导中的一者包括光学有源区域。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一光波导和所述第二光波导被间隔件层隔开。
3. 根据权利要求1所述的光学装置，
其中，所述第二光波导沿所述脊部具有不同的宽度，并且
其中，随着光学信号通过所述第二光波导传播，所述不同的宽度改变了所述第一模式的限制。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学装置，还在以下各项中的一项中包括亚波长光栅：（i）所述SFW发射器；和（ii）所述半导体激光器和所述SFW发射器之间的过渡区域。
5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述半导体激光器包括掩埋光栅层。
6.根据权利要求1所述的光学装置，
其中，所述第二光波导的长轴与所述第二面以非正交角度相交。
7.根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述半导体激光器的长轴与所述第二光波导的长轴对准。
8.根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述半导体激光器的长轴与所述第二光波导的长轴不对准。
9.根据权利要求6所述的光学装置，其中，抗反射涂层被应用到所述第二面。
10.根据权利要求6所述的光学装置，其中，抗反射涂层和高反射率涂层中的一者被应用到所述第一面。
11.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述光学有源区域包括量子阱、量子点和量子线中的一个或多个。
12. 一种主振荡器功率放大器，包括：
半导体激光器，其形成在衬底上并被配置为输出光学信号；以及
半导体光学放大器SOA，其形成在所述衬底上，所述SOA包括具有光学有源区域的第一光波导和第二光波导，其中所述第一光波导被布置在所述SOA的基部中，其中所述第二光波导跨所述SOA的脊部的长度被布置在所述脊部中，其中所述脊部从所述基部延伸，其中，所述半导体激光器的光栅图案被形成到所述脊部中使得所述第二光波导位于所述第一光波导和所述光栅图案之间，使得所述光栅图案在所述SOA的第一面处开始并且在沿所述脊部的长度的一点处结束，并且使得所述第二光波导的宽度在沿所述脊部的长度的所述一点和所述SOA的第二面之间逐渐变窄，其中，所述第一光波导被配置为沿至少两个维度来扩展所述光学信号的模式尺寸。
13.根据权利要求12所述的主振荡器功率放大器，其中，
所述第一光波导通过间隔件层与所述第二光波导间隔开，
其中，所述第一光波导接收所述光学信号，并且其尺寸被设计为将所述模式尺寸扩展到所述第二光波导中。
14.根据权利要求13所述的主振荡器功率放大器，其中，所述第一光波导和所述第二光波导被共同配置为仅选择性地传播多个光学模式中的第一模式。
15.根据权利要求13或14所述的主振荡器功率放大器，
其中，所述光学有源区域包括量子阱、量子点和量子线中的一个或多个。
16.一种光学系统，包括：
光子芯片，其包括光学组件；
半导体激光器，其形成在与所述光子芯片分离的衬底上；以及
超模过滤波导SFW发射器，其形成在所述衬底上并与所述半导体激光器和所述光学组件光学耦合，所述SFW发射器包括与第二光波导倏逝波耦合的第一光波导，其中所述第一光波导被布置在所述SFW发射器的基部中，其中所述第二光波导跨所述SFW发射器的脊部的长度被布置在所述脊部中，其中所述脊部从所述基部延伸，其中，所述半导体激光器的光栅图案被形成到所述脊部中使得所述第二光波导位于所述第一光波导和所述光栅图案之间，使得所述光栅图案在所述脊部的第一面处开始并且在沿所述脊部的长度的一点处结束，并且使得所述第二光波导的宽度在沿所述脊部的长度的所述一点和所述脊部的第二面之间逐渐变窄，
其中，所述第一光波导和所述第二光波导被共同配置为仅选择性地传播多个光学模式中的第一模式，并且
其中，所述第一光波导和所述第二光波导中的一者包括光学有源区域。
17.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述光学组件包括边缘耦合器。
18. 根据权利要求17所述的光学系统，
其中，所述SFW发射器被配置为沿至少两个维度来扩展从所述半导体激光器接收的光学信号的模式尺寸，并且
其中，所述光学信号的模式尺寸与所述边缘耦合器的模式尺寸匹配。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11841541B2 (en) * 2019-09-26 2023-12-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package assembly and manufacturing method thereof
CN114706163B (zh) * 2022-03-28 2023-08-08 深圳技术大学 一种悬空型脊状光波导器件及其3d打印制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106448B1 (en) * 2004-02-17 2006-09-12 Sandia Corporation Integrated resonant micro-optical gyroscope and method of fabrication
CN107111060A (zh) * 2014-07-14 2017-08-29 拜奥德光电公司 与光耦合元件的3d光子集成
CN108040505A (zh) * 2015-09-21 2018-05-15 华为技术有限公司 半导体光学装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5003550A (en) 1990-03-09 1991-03-26 Spectra Diode Laboratories, Inc. Integrated laser-amplifier with steerable beam
US7450623B2 (en) * 2005-04-12 2008-11-11 Eric G. Johnson Wavelength locked laser including integrated wavelength selecting total internal reflection (TIR) structure
US7606284B2 (en) * 2005-12-05 2009-10-20 Electronics And Telecommunications Research Institute Semiconductor laser structure including quantum dot
US8106379B2 (en) 2006-04-26 2012-01-31 The Regents Of The University Of California Hybrid silicon evanescent photodetectors
US7515793B2 (en) 2006-02-15 2009-04-07 International Business Machines Corporation Waveguide photodetector
WO2008137369A1 (en) 2007-05-02 2008-11-13 California Institute Of Technology Hybrid waveguide systems and related methods
WO2010065710A1 (en) 2008-12-03 2010-06-10 Massachusetts Institute Of Technology Resonant optical modulators
US8467122B2 (en) * 2011-07-13 2013-06-18 Oracle America, Inc. Hybrid laser source with ring-resonator reflector
US8831049B2 (en) 2012-09-14 2014-09-09 Laxense Inc. Tunable optical system with hybrid integrated laser
US9274275B2 (en) 2013-07-03 2016-03-01 Cisco Technology, Inc. Photonic integration platform
US9077144B2 (en) 2013-09-30 2015-07-07 Jds Uniphase Corporation MOPA laser source with wavelength control
US20150277036A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and Method for an Optical Waveguide Edge Coupler for Photonic Integrated Chips
WO2019060547A1 (en) 2017-09-20 2019-03-28 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. TUNABLE LASER FOR COHERENT TRANSMISSION SYSTEM
US10320151B1 (en) 2018-04-13 2019-06-11 Cisco Technology, Inc. Single facet laser sources
US11728622B2 (en) 2019-03-01 2023-08-15 Cisco Technology, Inc. Single-facet, variable-confinement optical waveguide amplifier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7106448B1 (en) * 2004-02-17 2006-09-12 Sandia Corporation Integrated resonant micro-optical gyroscope and method of fabrication
CN107111060A (zh) * 2014-07-14 2017-08-29 拜奥德光电公司 与光耦合元件的3d光子集成
CN108040505A (zh) * 2015-09-21 2018-05-15 华为技术有限公司 半导体光学装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fengnian Xia et al..Photonic Integration Using Asymmetric Twin-Waveguide (ATG) Technology:Part I—Concepts and Theory.IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS.2005,第11卷(第1期),第21页-24页，附图1-6. *
Photonic Integration Using Asymmetric Twin-Waveguide (ATG) Technology:Part I—Concepts and Theory;Fengnian Xia et al.;IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS;第11卷(第1期);第21页-24页，附图1-6 *

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