CN114094438B - 一种双电极共调制发射激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双电极共调制发射激光器，属于半导体激光器领域。其包含级联的两个部分，第一部分为均匀直波导单模激光器，第二部分的光栅层为均匀层。第一部分和第二部分注入不同的直流与交流电信号的叠加，两个交流信号极性、相位和频率相同，幅度不同。第二部分对第一部分产生的光信号进行放大，并且增加了该信号的消光比。第二脊条采用弯曲波导，且第二脊条与所述激光器的出光端面形成夹角，有效减小了外部反馈光对器件的影响。第二脊条的宽度逐步增加，提高了第二部分的饱和功率。第二部分工作在增益饱和区附近，可起到啁啾消减的作用。

Description

一种双电极共调制发射激光器
技术领域
本发明属于半导体激光器领域，具体涉及一种双电极共调制发射激光器。
背景技术
近年来，光接入网技术不断更新。目前主流千兆无源光网络GPON已经逐渐无法满足与日俱增的带宽需求。当现有GPON向10千兆无源光网络10G PON升级时，需要考虑众多因素，包括复用现有资源，以及兼容问题等。
作为一种优势明显的解决方案，混合无源光网络将GPON和10G PON组合，也即将两个技术的不同波长集成在同一光模块中，实现升级前和升级后技术并存，两个光信号相对独立的传输。该方案可以复用现有网络设备和光分配网，利于减小运营及维护成本，并可实现对现有用户不产生影响情况下的快速平滑升级。
为保证混合无源光网络内GPON和10G PON的光功率预算相当，1577nm下行发射激光器的光功率要求很高，同时消光比要求也增加。此种情况下，如果采用单节直接调制激光器作为发射器件，其不可避免的功率饱和特性以及其更为严重的寄生啁啾问题将成为此类应用的主要限制，需要特别的优化设计，且设计难度较大。目前较为常用的方案是采用电吸收调制激光器EML。因为该器件具有低啁啾特性，从而在PON系统要求的20km传输距离内较容易满足色散代价的性能要求。然而该器件采用的是外调制结构，需要将半导体激光器与电吸收调制器（EAM）进行单片集成。由于半导体激光器有源区和吸收区单片集成的工艺复杂，因而EML器件的可靠性和成品率一直是个亟待解决的难题。
另一方面，EML的调制是基于电吸收调制实现的，也即前节分布反馈激光器的输出光信号会被其后的电吸收段不同程度的吸收，本质上较难实现大功率输出，因此如需进一步增加功率，通常需要再增加一段可集成的光放大器，使得制作良率再受影响，导致较低的成品率及较高的制作成本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种双电极共调制发射激光器，可实现大功率及高消光比输出以及输出信号的啁啾消减。
本发明提出一种双电极共调制发射激光器，激光器包括依次层叠的半导体外延层结构、光栅层和上包层，激光器沿光传播方向分为级联的第一部分和第二部分；第一部分和第二部分共用半导体外延层结构，位于第一部分的半导体外延层结构用于产生激光信号；位于第一部分的光栅层具有光栅结构，位于第二部分的光栅层不具有光栅结构；位于第一部分和第二部分的上包层中分别制作有第一脊条和第二脊条，在第一脊条上注入第一直流电信号和第一交流电信号，在第二脊条上注入第二直流电信号和第二交流电信号，第一直流电信号和第二直流电信号的幅度不同，第一交流电信号和第二交流电信号的极性、相位和频率相同，但幅度不同。
优选地，第一脊条为均匀直波导，第一部分构成均匀直波导单模激光器；第二脊条 为弯曲波导，第二脊条与激光器的出光端面形成夹角
Figure 985178DEST_PATH_IMAGE001
，取值范围为4~12度。
优选地，第二脊条的弯曲方式满足如下函数定义的分布：
Figure 883864DEST_PATH_IMAGE002
将光传播方向定义为z轴方向，其中f(z)由两个不同周期的正弦函数组合构成，它表示在不同z坐标下，弯曲波导偏离直波导所在轴线的距离，T1和T2是两个正弦函数的周期，A为最大偏移量的一半，定义第二脊条的起始端位置为z=0的位置。
优选地，邻近第一脊条的激光器的后端面镀高反膜，邻近第二脊条的激光器的出光端面镀减反膜，高反膜的反射率为80~97%，减反膜的反射率小于0.3%。
优选地，第二脊条的宽度沿光传播方向均匀分布或逐步增加。
优选地，第一脊条和第二脊条沿光传播方向的长度分别为150~300微米和50~600微米；所述第一脊条的宽度W1为1.5~2.5微米，第二脊条邻近所述第一部分的起始端的宽度W2为1.5~2.5微米，所述第二脊条远离所述第一部分的终端的宽度W3为1.5~4.5微米，且W3≥W2≥W1。
优选地，第二部分工作在增益饱和区附近，产生负性啁啾，用于部分抵消第一部分输出信号的正性啁啾。
优选地，第一部分的光栅层为周期折射率调制或者增益调制或者损耗调制的均匀光栅或相移光栅。
优选地，半导体外延层结构制备在衬底上，半导体外延层结构自下而上依次包括下包层、下分别限制层、有源层、上分别限制层和缓冲层，激光器还包括电极隔离层、第一P型电极和第二P型电极、电极隔离槽和N型电极，第一P型电极和第二P型电极分别位于第一脊条和第二脊条上，电极隔离槽用于电隔离第一P型电极和第二P型电极。
优选地，激光器为III-V族半导体激光器；N型电极、第一P型电极和第二P型电极均为金属电极层。
本发明提供的双电极共调制半导体激光器具有如下有益效果：
（1）双电极共调制半导体激光器的两个脊条注入不同的直流与交流电信号的叠加，两个交流信号极性、相位和频率相同，幅度不同；从而第二部分可以对第一部分输出至第二部分的光信号的平均功率进行放大，并且可以增加该信号的消光比；并且本发明提供的激光器结构与单节激光器相比可获得更大的输出功率和更大的消光比；
（2）第二脊条采用公式（1）所确定的弯曲方式，并且在出光端面处的中心线与端面形成一定夹角，可以有效减小外部反馈光对器件的影响，提高输出调制信号的眼图质量；
（3）第二脊条的宽度沿z方向逐渐增加，可以提高第二部分的饱和功率；
（4）第二部分工作在增益饱和区附近，产生负性啁啾，可用于部分抵消第一部分信号产生的正性啁啾，起到啁啾消减的作用；
（5）第一部分和第二部分自下而上至缓冲层均具有相同的半导体外延层结构，可采用同一外延层技术生长，制作简单、可靠性高。
附图说明
图1为本发明提供的双电极共调制半导体激光器的三维示意图；
图2为本发明提供的双电极共调制半导体激光器的剖面图；
图3为双电极共调制半导体激光器中脊条形状的示意图及其参数定义；
图4为比较例1中界面17和界面18处的信号光功率；
图5为比较例2中第二部分的功率增益；
图6为比较例2中界面17和界面18处的信号光功率；
图7为均匀直波导和渐变脊宽波导产生的增益饱和情况的对比；
图8和图9分别为未采用和采用本发明公式（1）所定义的弯曲波导，端面18处的信号在有端面反射情况下的眼图对比；
图10为本发明提供的双电极共调制半导体激光器的啁啾消减作用。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供的双电极共调制半导体发射器件包含级联的两个部分，第一部分为均匀直波导单模激光器，例如分布反馈式(DFB)折射率耦合半导体单模激光器，分布布拉格反馈（DBR）半导体激光器。第二部分的光栅层以下结构与第一部分相同，第二部分的光栅层为均匀层，即无光栅结构，不提供光反馈。
如图1所示，双电极共调制半导体激光器自下而上依次包括N型电极1、衬底2、下包层3、下分别限制层4、有源层5、上分别限制层6、缓冲层7、光栅层8、上包层9、电极隔离层10、第一脊条11、第二脊条12、第一P型电极13，第二P型电极14以及电极隔离槽15。如图2所示，本发明器件沿光的传播方向Z可分成级联的两个部分，这两个部分自N型电极1至缓冲层7均具有相同的结构，两个部分的区别在于光栅层8和分别位于两个部分顶部的第一脊条11和第二脊条12。
光栅层的区别在于第一部分的光栅层为周期折射率调制或者增益调制或者损耗调制的均匀光栅或相移光栅；而第二部分的光栅层不做刻蚀，不形成光栅结构，无周期性光反馈。
在一些实施方式中，为了避免第二脊条出光端面的光反射回到分布反馈半导体激光器腔内，以及端面16和17构成的谐振腔与端面16和18构成的谐振腔产生模式竞争，在端面18镀反射率足够小的增透膜以减小端面18的光反射，且第二脊条采用弯曲波导以减弱反射光耦合回光波导。其中，端面16是器件的后端面，端面17是两个脊波导的交界面，端面18是器件的前端面，也即出光端面。
光栅层8的材料选择可以使得该层为增益层、吸收层或者普通折射率层。
在一些实施方式中，如图3所示，第一脊条11为直波导，沿z方向长度L1通常为150~300微米；第二脊条12为弯曲波导，沿z方向长度L2为50~600微米。
第一脊条11的宽度W1沿z方向均匀分布，通常为1.5~2.5微米；第二脊条12的宽度沿z方向均匀分布或宽度逐步增加分布，起始宽度W2通常为1.5~2.5微米，其终端也即出光端面处的宽度W3通常为1.5~4.5微米。W1，W2，W3需满足关系W3≥W2≥W1。
第二脊条的弯曲方式满足如下函数定义的分布：
Figure 469697DEST_PATH_IMAGE003
公式（1）
f(z)由两个不同周期的正弦函数组合构成，其表示在不同z坐标下，弯曲波导在y方向上偏离直波导所在z轴的距离。其中T1和T2是两个正弦函数的周期，并定义在第二脊波导的起始位置为z=0的位置，A为最大偏移量的一半。波导传播在起始和终止时满足给定的约束，也即公式（1）所规定的函数在z=0的端面17处波导传播方面与z轴平行，在z=L2的端面18处传播方向与z轴夹角为θ。
优选地，第二脊条12在出光端面处，其波导传播方向与器件端面形成的夹角θ为4~12度。
双电极共调制半导体激光器的后端面16镀高反膜，反射率80~97%，前端面18镀减反膜，反射率小于0.3%。
第一P型电极13和第二P型电极14处于电隔离状态，第一P型电极13注入直流和交流电信号，第二P型电极14也同时注入直流和交流电信号。第一P型电极13和第二P型电极14的直流电信号幅度不同；第一P型电极13和第二P型电极14的交流电信号的极性、相位和频率相同，但幅度不同。
接下来，结合实施例1-4及图3-9对本发明进行进一步说明。值得一提的是，为避免说明书过于冗长，对实施例1-4中的相同内容进行了缩减。实施例1-4均采用如下结构：激光器包括依次层叠的半导体外延层结构、光栅层8和上包层9，激光器沿光传播方向分为级联的第一部分和第二部分；第一部分和第二部分共用半导体外延层结构；位于第一部分的光栅层8具有光栅结构，位于第二部分的光栅层8不具有光栅结构，位于第一部分和第二部分的上包层9中分别制作有第一脊条11和第二脊条12。
在实施例1中，双电极共调制半导体激光器的第一部分的单纵模激光器采用折射率耦合均匀光栅分布反馈半导体激光器来实现，也即第一部分的光栅层为普通高折射率层。双电极共调制半导体激光器各层采用的材料如下：
衬底2采用的材料为磷化铟；
下包层3采用的材料为磷化铟；
下分别限制层4和上分别限制层6采用的材料为铝镓铟砷；
应变多量子阱有源层5采用的材料为铝镓铟砷；
缓冲层7、上包层9、第一脊条11、第二脊条12采用的材料为磷化铟；
光栅层8采用的材料为铟镓砷磷；
电极隔离层10采用的材料为二氧化硅。
需要说明的是，上述各层的构成材料不局限于本实施例的材料，可以采用任何用于半导体激光器制作的III-V族半导体材料体系，例如铟镓砷磷-铝镓铟砷-磷化铟、或砷化镓-铝镓砷等材料体系。
N型电极1、第一P型电极13和第二P型电极14均为金属电极层。N型电极1可以采用但不限于以下材料中的一种或多种组成的合金：金、锗、镍。第一P型电极13和第二P型电极14可以采用但不限于以下材料中的一种或多种组成的合金：金、钛、铂。
后端面16和前端面18分别镀功率反射率为90%的高反膜和功率反射率为0.1%的减反膜。
在实施例2中，第一脊条11为直波导，W1=2微米，L1=200微米。第二脊条12为直波导，W2=W3=2微米，L2=300微米。
作为一个比较例1，第一P型电极13同时注入直流电流I1_DC=30mA和交流电流I1_AC=15mA；第二P型电极14仅注入直流电流I2_DC=40mA。如图4所示，界面17处的功率为第一部分DFB激光器的调制光信号输出，其经过第二部分功率放大后在界面18输出信号，可以看到界面17处的信号平均光功率被放大约5dB。
在比较例1中存在两个问题：第一，上升沿信号过冲加重，码型失真；第二，信号消光比降低。这主要是由于第一部分DFB激光器的输出功率落在第二部分功率放大饱和区附近导致的。信号的低频分量会经历更小的饱和增益，从而在幅度信号上产生了高通滤波特性。另一方面，同样是增益饱和作用，使得输入的“1”信号相对于“0”信号经历更小的增益，导致消光比降低。“1”信号和“0”信号分别指调制信号中的高功率和低功率信号。
在比较例2中，第一P型电极13注入直流电流I1_DC=25mA和交流电流I1_AC=12mA，第二P型电极14同时注入直流电流I2_DC=50mA和交流电流I2_AC=80mA，且I2_AC与I1_AC的相位相同。图5显示了当第二电极14分别注入高电平和低电平电流时，第二部分所能提供的增益。可以看到，第二部分的功率增益随着注入电流增加而增大。因此，当第一部分和第二部分同时注入同极性同相位的交流信号时，第一部分输出的“1”信号的功率增益在第二部分同时注入更大电流时所获得的增益将大于“0”信号所获得的增益，因此界面18处输出信号的消光比将增加。从图6可以看到，信号平均功率在增加了约7dB的同时，消光比也同时增加了4dB。
此外，本发明提供的双电极共调制半导体激光器的第二部分的饱和功率点的设计可通过第二部分的设计参数进行调节。图7对比了第二脊条为均匀直波导和渐变脊宽波导所产生的增益饱和情况。
在实施例3中，第一脊条11为直波导，W1=2微米，L1=200微米。当第二脊条12为均匀波导时，W2=W3=2微米；当第二脊条12为渐变脊宽波导时，第二脊条12的宽度沿z方向逐步增加，起始宽度W2=2微米，其终端也即出光端面处的宽度W3=4微米。图7显示，渐变脊宽的方式可以提高第二部分的饱和功率，这是由于光场限制因子降低所导致。同时，功率增益有所降低，这可以通过增加第二部分长度予以补偿。
图8和图9分别为采用直波导和采用本发明公式（1）所定义的弯曲波导，端面18处的信号在有端面反射情况下的眼图对比。
在实施例4中，第一脊条11为直波导，W1=2微米，L1=200微米。第二脊条12采用本发明公式（1）所定义的弯曲波导时，W2=W3=2微米，L2=300微米，公式（1）中参数为A=8微米，T1=500微米，T2=165微米，出光面18上波导传播方向与z轴夹角8度。图8和图9显示了当第二脊条12分别采用直波导和弯曲波导时端面18输出信号的光眼图。可以看到，采用本发明提出的弯曲波导，可以有效减小外部反馈光对器件的影响，提高输出调制信号的眼图质量。
本发明提供的双电极共调制半导体激光器与单节激光器相比，还可以起到啁啾消减作用。对于第一部分DFB激光器，其直接调制产生的信号频率啁啾为正性啁啾，即“1”信号相对于“0”信号的频率增加，当第一部分的在界面17输出的信号功率落在第二部分的增益饱和区附近时，其经过第二部分时信号的啁啾会被消减压制，如图10所示。此特性有利于减小信号在光纤中传播时的色散损耗。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双电极共调制发射激光器，其特征在于，所述激光器包括依次层叠的半导体外延层结构、光栅层和上包层，所述激光器沿光传播方向分为级联的第一部分和第二部分；所述第一部分和第二部分共用所述半导体外延层结构，位于所述第一部分的所述半导体外延层结构用于产生激光信号；位于所述第一部分的光栅层具有光栅结构，位于所述第二部分的光栅层不具有光栅结构；位于所述第一部分和第二部分的上包层中分别制作有第一脊条和第二脊条，在所述第一脊条上注入第一直流电信号和第一交流电信号，在所述第二脊条上注入第二直流电信号和第二交流电信号，所述第一直流电信号和第二直流电信号的幅度不同，所述第一交流电信号和第二交流电信号的极性、相位和频率相同，但幅度不同。
2.根据权利要求1所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第一脊条为均匀直波导，所述第一部分构成均匀直波导单模激光器；所述第二脊条为弯曲波导，所述第二脊条与所述激光器的出光端面形成夹角，所述夹角为4～12度。
3.根据权利要求2所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第二脊条的弯曲方式满足如下函数定义的分布：
Figure FDA0003601956750000011
将光传播方向定义为z轴方向，其中f(z)由两个不同周期的正弦函数组合构成，它表示在不同z坐标下，所述弯曲波导偏离所述直波导所在轴线的距离，T1和T2是两个正弦函数的周期，A为最大偏移量的一半，所述第二脊条的起始端位置为z＝0的位置，L2为所述第二脊条沿z轴方向的长度。
4.根据权利要求1所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：邻近所述第一脊条的所述激光器的后端面镀高反膜，邻近所述第二脊条的所述激光器的出光端面镀减反膜，所述高反膜的反射率为80～97％，所述减反膜的反射率小于0.3％。
5.根据权利要求1-4任一所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第二脊条的宽度沿光传播方向均匀分布或逐步增加。
6.根据权利要求5所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第一脊条和第二脊条沿光传播方向的长度分别为150～300微米和50～600微米；所述第一脊条的宽度W1为1.5～2.5微米，第二脊条邻近所述第一部分的起始端的宽度W2为1.5～2.5微米，所述第二脊条远离所述第一部分的终端的宽度W3为1.5～4.5微米，且W3≥W2≥W1。
7.根据权利要求1所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第二部分工作在增益饱和区附近，产生负性啁啾，用于部分抵消所述第一部分输出信号的正性啁啾。
8.根据权利要求1所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述第一部分的光栅层为周期折射率调制或者增益调制或者损耗调制的均匀光栅或相移光栅。
9.根据权利要求1所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述半导体外延层结构制备在衬底上，所述半导体外延层结构自下而上依次包括下包层、下分别限制层、有源层、上分别限制层和缓冲层，所述激光器还包括电极隔离层、第一P型电极和第二P型电极、电极隔离槽和N型电极，所述第一P型电极和第二P型电极分别位于所述第一脊条和第二脊条上，所述电极隔离槽用于电隔离所述第一P型电极和第二P型电极。
10.根据权利要求9所述的双电极共调制发射激光器，其特征在于：所述激光器为III-V族半导体激光器；所述N型电极、第一P型电极和第二P型电极均为金属电极层。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114825045B (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 度亘激光技术（苏州）有限公司 抗反射激光器及其制备方法
CN115864134B (zh) * 2023-02-17 2023-04-25 福建慧芯激光科技有限公司 一种多弯波导dfb激光器芯片

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5550855A (en) * 1993-07-23 1996-08-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical modulator
US20060104321A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Lightip Technologies Inc. Q-modulated semiconductor laser with electro-absorptive grating structures
CN1851990A (zh) * 2006-05-12 2006-10-25 何建军 带有电吸收光栅结构的q－调制半导体激光器
US20110134957A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Emcore Corporation Low Chirp Coherent Light Source
CN104201566A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 华中科技大学 一种具有高单纵模成品率的脊波导分布反馈半导体激光器
CN110544873A (zh) * 2019-08-29 2019-12-06 厦门市三安集成电路有限公司 分段式调制结构、激光器及其制作方法
CN112740492A (zh) * 2019-01-04 2021-04-30 华为技术有限公司 半导体激光器、光发射组件、光线路终端及光网络单元
CN214337120U (zh) * 2021-03-17 2021-10-01 宁波元芯光电子科技有限公司 一种负啁啾直接调制半导体激光器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104184045B (zh) * 2014-08-22 2017-04-05 华中科技大学 一种定波长单纵模工作的脊波导分布反馈半导体激光器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5550855A (en) * 1993-07-23 1996-08-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical modulator
US20060104321A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Lightip Technologies Inc. Q-modulated semiconductor laser with electro-absorptive grating structures
CN1851990A (zh) * 2006-05-12 2006-10-25 何建军 带有电吸收光栅结构的q－调制半导体激光器
US20110134957A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Emcore Corporation Low Chirp Coherent Light Source
CN104201566A (zh) * 2014-08-22 2014-12-10 华中科技大学 一种具有高单纵模成品率的脊波导分布反馈半导体激光器
CN112740492A (zh) * 2019-01-04 2021-04-30 华为技术有限公司 半导体激光器、光发射组件、光线路终端及光网络单元
CN110544873A (zh) * 2019-08-29 2019-12-06 厦门市三安集成电路有限公司 分段式调制结构、激光器及其制作方法
CN214337120U (zh) * 2021-03-17 2021-10-01 宁波元芯光电子科技有限公司 一种负啁啾直接调制半导体激光器

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