CN116487993A - 一种单片集成两段式dfb激光器芯片及阵列 - Google Patents

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CN116487993A CN202310501758.2A CN202310501758A CN116487993A CN 116487993 A CN116487993 A CN 116487993A CN 202310501758 A CN202310501758 A CN 202310501758A CN 116487993 A CN116487993 A CN 116487993A
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徐逸帆
顾鸿鸣
赵同飞
李连艳
郭燕婷
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Abstract

本发明公开了一种单片集成两段式DFB激光器芯片及阵列，其中，单片集成两段式DFB激光器芯片包括芯片本体；所述芯片本体包括结构共用的DFB激光器段和光栅反射器段；所述DFB激光器段和光栅反射器段具有不同的布拉格波长；其中，DFB激光器阵列包括多个DFB激光器芯片；各DFB激光器芯片的DFB激光器段的自由端面并列设置；各DFB激光器芯片的DFB激光器段具有不同的布拉格波长。本发明能够获得具有失谐加载效应的单片集成两段式DFB激光器芯片，以及具有不同布拉格波长的DFB激光器阵列。

Description

一种单片集成两段式DFB激光器芯片及阵列
技术领域
本发明涉及一种单片集成两段式DFB激光器芯片及阵列，属于光电子技术领域。
背景技术
由于云计算等数据通信服务的爆炸式发展，网络上的数据流量迅速增长，通信系统面临的能耗和带宽压力也随之变大。半导体激光器作为光纤通信系统的光源，改善其调制带宽是实现高速数据传输的关键。此外，采用波分复用技术，多波长DFB激光器阵列可以应用于光发送机，提高传输容量。然而，通道数量的增加也会加大光模块的功耗与体积。与外调制激光器相比，直接调制激光器具有成本低、体积小、功耗低、效率高等优点，广泛应用于短距离数据传输。因此，设计制造出具有大调制带宽的直调激光器及阵列，有极大的应用市场。
要实现激光器的高速调制，提高其弛豫振荡频率是十分重要的。因此，高速直调激光器通常采用短腔。然而，短腔长不仅提高了解理难度，也增加了激光器的阈值增益。通过将DFB激光器与无源波导或无源分布反射器集成，易于实现直接解理得到短腔。然而有源区与无源区的集成需要对接生长技术，大大提高了激光器的制造成本和制造难度。除了短腔法，利用失谐加载效应来增加直调激光器的微分增益，是提高弛豫振荡频率和调制带宽的理想方案。失谐加载效应最早由1984年《应用物理快报》公布的《耦合腔半导体激光器内的失谐加载—对量子噪声和动态的影响》(KerryVahala and Amnon Yariv,"Detunedloading in coupled cavity semiconductor lasers—effect on quantum noise anddynamics",[J].Applied Physics Letters,1984,45(5):501-501.)提出，研究表明耦合腔半导体激光器相比传统的激光器可以有更好的调制特性。其已经在分布式布拉格反射(DBR)激光器中得到了广泛的研究与应用。当激射主模式位于布拉格反射包络的下降沿，激光器谐振频率提高，调制带宽增大。同样的，有源区与无源布拉格光栅的集成加大了芯片制造成本和难度。
此外，不同于单个激光器芯片，用于高速直调的多波长DFB激光器阵列芯片需要考虑到波长控制精度以及单模成品率的问题。传统的DFB激光器阵列通过设计不同的种子光栅周期，并且在光栅中心位置引入π相移来实现阵列波长的精准控制和单纵模运行。这也带来了一些问题。首先，含有π相移的光栅结构精细复杂，无法使用传统的全息曝光工艺制作，需要采用电子束曝光技术，制造耗时且成本高。其次，为了避免端面光栅随机相位对单模成品率的影响，激光器两端面需要镀抗反膜，这会提高激光器的阈值，也会降低激光器输出效率。最后，传统的单段式DFB激光器无法使用带宽增强效应提高调制带宽，改善激光器的调制特性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种单片集成两段式DFB激光器芯片及阵列，能够获得具有失谐加载效应的单片集成两段式DFB激光器芯片，以及具有不同布拉格波长的DFB激光器阵列。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，本发明提供一种单片集成两段式DFB激光器芯片，包括芯片本体；
所述芯片本体包括结构共用的DFB激光器段和光栅反射器段；
所述DFB激光器段和光栅反射器段具有不同的布拉格波长。
进一步的，所述DFB激光器段的布拉格波长和光栅反射器段的布拉格波长的差小于等于4纳米。
进一步的，所述DFB激光器段的一个本征模落入光栅反射器段的禁带内。
进一步的，在共用的光栅层中：
DFB激光器段的采样光栅和光栅反射器段的采样光栅具有不同的采样周期；
进一步的，在共用的光栅层中：
DFB激光器段的种子光栅和光栅反射器段的种子光栅具有相同的种子光栅周期。
进一步的，在共用的光栅层中，DFB激光器段的采样周期为4～5微米。
进一步的，在共用的光栅层中，采样光栅为根据重构等效啁啾技术设计的无相移均匀采样光栅；
进一步的，在共用的光栅层中，采样光栅的耦合系数小于等于200cm-1。
进一步的，DFB激光器段的长度小于等于500微米；
进一步的，光栅反射器段的长度小于等于800微米。
进一步的，在共用的正电极层和p型欧姆接触层中，与DFB激光器区和光栅反射器段衔接处对应的正电极和p型欧姆接触层被刻蚀掉，形成电隔离区，使DFB激光器区的正电极和光栅反射器段的正电极相互独立。
进一步的，DFB激光器段的自由端面和光栅反射器段的自由端面均镀有抗反膜。
另一方面，本发明提供一种DFB激光器阵列，包括：多个上述的DFB激光器芯片；
各DFB激光器芯片的DFB激光器段的自由端面并列设置；
各DFB激光器芯片的DFB激光器段具有不同的布拉格波长。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明通过设置具有不同的布拉格波长的DFB激光器段1和光栅反射器段2，以产生失谐加载效应，使DFB激光器芯片的直调带宽得到提高，从而改善DFB激光器芯片的调制特性。
本发明通过调节各DFB激光器芯片的DFB激光器段1的采样周期，能够获得具有不同布拉格波长的DFB激光器芯片。
附图说明
图1所示为本发明DFB激光器芯片的一种实施例结构示意图；
图2所示为本发明一种实施例的DFB激光器芯片的主模阈值增益与归一化阈值增益差和光栅反射器段长度之间的关系；
图3所示为本发明一种实施例的DFB激光器段的透射谱和光栅反射器段的反射谱；
图4所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片和单段式DFB激光器的仿真功率-电流特性曲线；
图5所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片和单段式DFB激光器的仿真光谱；
图6所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片和单段式DFB激光器的仿真小信号响应曲线；
图7所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片的功率-电流特性曲线；
图8所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片的光谱；
图9所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片的小信号频率响应；
图10所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片的啁啾参数；
图11所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器芯片的进行直接调制后得到的眼图；
图12所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器阵列的结构示意图；
图13所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器阵列的光谱图及对应的边模抑制比；
图14所示为本发明一种实施例的本申请DFB激光器阵列的每一通道的激射波长以及波长的线性拟合和残差；
图中：1、DFB激光器段，2、光栅反射器段，3、电隔离，4、光栅层，5、有源层，6-1、第一电极，6-2、第二电极，7-1、DFB激光器段的自由端面，7-2、光栅反射器段的自由端面，
图11(a)：光栅反射器的注入电流为0，直调调制速率为10Gb/s，经过背靠背传输，
图11(b)：光栅反射器的注入电流为25mA，直调调制速率为10Gb/s，经过背靠背传输时，
图11(c)：光栅反射器的注入电流为0，直调调制速率为14Gb/s，经过背靠背传输时，
图11(d)：光栅反射器的注入电流为25mA，直调调制速率为14Gb/s，经过背靠背传输时，
图11(e)：光栅反射器的注入电流为0，直调调制速率为10Gb/s，经过5km标准单模光纤传输时，
图11(f)：光栅反射器的注入电流为25mA，直调调制速率为10Gb/s，经过5km标准单模光纤传输。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例介绍一种单片集成两段式DFB激光器芯片。
本实施例的DFB激光器芯片包括芯片本体，芯片本体包括结构共用的DFB激光器段1和光栅反射器段2，参考图1。
其中，DFB激光器段1和光栅反射器段2具有不同的布拉格波长。
应用时，首先，利用重构等效啁啾技术精确定位DFB激光器段1的布拉格波长，然后，使光栅反射器段2的布拉格波长与DFB激光器段1的布拉格波长形成失谐。
实际应用时，DFB激光器段1为DFB激光器，光栅反射器段2为光栅反射器。
本发明通过设置具有不同的布拉格波长的DFB激光器段1和光栅反射器段2，以产生失谐加载效应，使DFB激光器芯片的直调带宽得到提高，从而改善DFB激光器芯片的调制特性。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例详细介绍了单片集成两段式DFB激光器芯片。
DFB激光器段1和光栅反射器段2并列设置，DFB激光器段的自由端面7-1和光栅反射器段的自由端面7-2均镀有组分和厚度相同的抗反膜，既能消除端面随机相位对DFB激光器段1激射波长位置和单纵模良率的影响，还能减小端面反射。
本实施例的抗反膜的反射率小于等于1％。
DFB激光器段1和光栅反射器段2的共享结构包括顺次设置的绝缘层、p型欧姆接触层、p型限制层、p型波导层、光栅层、有源层5、n型波导层、n型缓冲层、n型衬底。
其中，波导结构为采用脊波导或掩埋异质结构，p型欧姆接触层上部份区域未设有绝缘层，p型欧姆接触层上未设有绝缘层的区域设有正电极，n型衬底上设有负电极。此外，无需有源区与无源区之间的集成，能够降低制造难度。
应用时，与DFB激光器段1和光栅反射器段2衔接处对应的正电极层和p型欧姆接触层被刻蚀掉，形成电隔离区3，电隔离3实现DFB激光器段1和光栅反射器段2之间的电隔离，使DFB激光器区1的正电极和光栅反射器段2的正电极相互独立，即能够分别向DFB激光器区1的正电极和光栅反射器段2的正电极注入不同的电流。
DFB激光器段1的正电极为第一正电极6-1，光栅反射器段2的正电极为第二正电极6-2。第一正电极6-1和/或第二正电极6-2为方形电极或圆盘电极。其中，圆盘电极直径90um，方形电极边长90um。相对于方形电极，圆盘电极的电极面积更小，还能降低寄生参数对调制特性的影响。
本实施例的第二正电极6-2采用方形电极，第一正电极6-1采用圆盘电极，以减小DFB激光器段1寄生参数，优化调制特性。
实际应用时，通过向第一正电极6-1注入电流I1，实现DFB激光器段1的激光输出，光栅反射器段2提供光反馈，减小DFB激光器段1的激射主模的阈值，提高输出功率，DFB激光器1产生的激光经过光栅反射器2的反射后，从DFB激光器的自由端面7-1输出。
本实施例的光栅反射器段2选择激射主模式，能够精确控制输出波长，提高单纵模特性，实现单模激射。
实施例3
在实施例1或2的基础上，本实施例详细介绍了单片集成两段式DFB激光器芯片。
本实施例的DFB激光器段1的腔长与DFB激光器段1的长度大小相同，光栅反射器段2的腔长与光栅反射器段2的长度大小相同，采样光栅为根据重构等效啁啾技术设计无相移的、均匀的采样光栅。
为了使DFB激光器芯片具有较好的调制特性，将DFB激光器段1的腔长和光栅反射器段2的腔长之和与采样光栅的耦合系数乘积设置在1-2之间。
由于DFB激光器段1的腔长越短，DFB激光器芯片的高频特性越好，越有利于实现大带宽，因此，本领域技术人员能够根据实际采样光栅的耦合系数调整DFB激光器段1的腔长和光栅反射器段2的腔长。若采样光栅的耦合系数强，则可以缩短DFB激光器段1和光栅反射器段2的腔长；若采样光栅的耦合系数弱，则需要适当增长DFB激光器段1和光栅反射器段2的腔长。
应用时，采样光栅的耦合系数小于等于200cm-1，DFB激光器段1的长度小于等于500微米，光栅反射器段2的长度小于等于800微米。
本实施例的DFB激光器芯片的布拉格波长为DFB激光器段1的布拉格波长。而DFB激光器段1的布拉格波长由其采样周期和种子光栅周期决定的，DFB激光器段1的种子光栅种子光栅周期为DFB激光器芯片的种子光栅周期：
λ±1＝λ1±1
式中，λ1±1为DFB激光器段1的采样光栅±1级信道的等效光栅的布拉格波长，n1eff为DFB激光器段1的采样光栅的有效折射率，p1为DFB激光器段1的采样周期，Λ为DFB激光器芯片的种子光栅周期，λ±1为DFB激光器芯片的布拉格波长。
为了使DFB激光器段1的采样光栅±1级信道远离0级信道，P1的值不宜过大，同时为了方便采样光栅的制造，P1也不宜过小。
应用时，首先，利用重构等效啁啾技术精确定位DFB激光器段1的采样光栅±1级信道的等效光栅的布拉格波长，然后，通过改变光栅反射器段2的采样周期，使光栅反射器段2的布拉格波长与DFB激光器段1的布拉格波长形成失谐。
本领域技术人员通过传统的全息曝光工艺即可完成本实施例光栅层的制作，在制造成本上具有电子束曝光无法比拟的优势。
在确定DFB激光器芯片的种子光栅周期后，使DFB激光器段1的采样光栅+1级信道或者-1级信道落入DFB激光器芯片的增益峰值区，以设计DFB激光器段1的采样周期，然后，再对应设计光栅反射器段2的采样周期，使光栅反射器段2的布拉格波长与DFB激光器段1的布拉格波长不同，从而形成失谐。
式中，λ2±1为光栅反射器段2的采样光栅±1级信道的等效光栅的布拉格波长，n2eff为光栅反射器段2的采样光栅的有效折射率，p2为λ1±1为光栅反射器段2的采样周期。DFB激光器段1的布拉格波长和光栅反射器段2的布拉格波长的差为DFB激光器段1和光栅反射器段2之间的失谐量，本实施例的失谐量小于等于4纳米。
本领域技术人员能够利用重构等效啁啾技术实现精准控制DFB激光器段1和光栅反射器段2之间的失谐量，以满足产生失谐加载效应的条件。产生失谐加载效应，能够提高DFB激光器芯片的直调带宽，改善DFB激光器芯片的调制特性。
DFB激光器段1和光栅反射器段2之间的失谐量由DFB激光器段1的禁带宽度决定。
DFB激光器段1的禁带宽度越大时，即DFB激光器段1的禁带两侧的本征模间距越远时，需要增加失谐量，使DFB激光器段1的一个本征模落入光栅反射器段2的禁带内成为激射主模，起到选模的作用。
落入光栅反射器段2的禁带内的本征模成为激射主模，能够获得更大的反射，激射主模阈值降低，功耗随之降低，从而改善单模特性，实现单纵模输出。
此外，通过光栅反射器段2的第二正电极6-2注入电流减小损耗，提高输出功率，同时使得激射主模式位于光栅反射器段2的布拉格峰值的下降沿。
综上可知，失谐加载效应，能够提高DFB激光器芯片的谐振频率，增强带宽，同时抑制频率啁啾，改善DFB激光器芯片的调制特性。
实施例4
在实施例1-3任一实施例的基础上，本实施例研究了光栅反射器段2的长度对本申请DFB激光器芯片的主模阈值特性的影响。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器。
参考图2可知，由于光栅反射器段2提供了光反馈，主模阈值增益得到降低，约为25cm-1。
DFB激光器芯片中每个模式都有各自的阈值，当注入电流使得这些模式到达其各自需要的阈值增益时，模式开始激射。归一化阈值增益差这个参数表征了DFB激光器芯片单模输出的能力，它的值等于DFB激光器芯片内主模的阈值增益和最显著的边模的阈值增益之差乘以DFB激光器芯片的腔长，这个乘积越大，也就代表DFB激光器芯片的单纵模特性越好，该乘积大于0.25是DFB激光器芯片单模输出的标准。
相比不含光栅反射器的单段式DFB激光器芯片，由于光栅反射器段2的选模作用，本申请DFB激光器芯片的归一化阈值增益差也得到了极大的提升，其结果均大于0.25，表明本申请DFB激光器芯片具有良好的单纵模特性。
实施例5
在实施例1-4任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片中DFB激光器段1的透射谱、光栅反射器段2的反射谱。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器，DFB激光器段为DFB激光器，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
通过设计DFB激光器的采样光栅的采样周期P1，可以得到期望的DFB激光器的光栅布拉格波长。参考图3可知，本实施例的DFB激光器的禁带两侧有两个对称的本征模。
DFB激光器输出的模式由其光栅层结构确定，如果光栅层是均匀的光栅结构，则在它的禁带会两侧存在两个对称的模式，称为本征模，两个模式的阈值增益相差不大，当向DFB激光器注入电流后，这两个模式都有可能激射，因此两个模式之间就会存在模式竞争，造成DFB激光器芯片的单纵模特性不好。
传统的单段式均匀光栅DFB激光器模式竞争严重。
本申请设计光栅反射器2的采样周期P2与DFB激光器的采样光栅的采样周期P1不等，并使得两本征模之一落入光栅反射器的禁带内，即光栅反射器的反射谱内，以获得更大的反射，成为激射主模，如图3所示。因此，DFB激光器段1的采样光栅的采样周期与光栅反射器段2的采样光栅的采样周期不同时，两段的等效光栅具有不同的布拉格波长，形成失谐。
参考图5，结合本实施例研究本申请DFB激光器芯片的仿真光谱可知。单段式DFB激光器的两个本征模模式竞争严重，其边模抑制比仅为15dB。而本申请DFB激光器芯片的边模抑制比高达45dB，且激射发生在短波长处的本征模。
实施例6
在实施例1-5任一实施例的基础上，本实施例仿真研究本申请DFB激光器芯片的功率-电流特性。
应用时，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
相比传统的单段式DFB激光器，由于光栅反射器段2的作用，本申请DFB激光器芯片具有更小的阈值电流、更大的输出功率以及更高的斜率效率。
参考图4，当光栅反射器段2的注入电流I2分别为0mA、10mA时，本申请DFB激光器芯片的阈值电流分别约为21mA、15mA，斜率效率分别约为0.569mW/mA、0.572mW/mA。而传统的单段式DFB激光器的阈值电流约为26mA，斜率效率为0.356mW/mA。
实施例7
在实施例1-6任一实施例的基础上，本实施例仿真研究本申请DFB激光器芯片的小信号调制响应。
本实施例中本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
由于电流的注入，光栅反射器段2的折射率会发生变化，造成反射谱向短波长方向移动，从而使落在反射谱内的主模位于反射谱包络的下降沿，这是失谐加载效应产生的条件。
本实施例DFB激光器段1的直流偏置为100mA，分别给光栅反射器段2注入0mA、5mA、10mA、15mA的电流时，本申请DFB激光器芯片的3-dB调制带宽由15.5GHz增加到22GHz。
参考图6，单段式DFB激光器的3-dB调制带宽仅为16GHz。
随着注入光栅反射器段2的电流I2的增加，本申请DFB激光器芯片的谐振频率，即每一条线拱起处的峰值频率，在不断增强，从而改善调制带宽。
此外，参考图6可知，响应也都随着I2的增加不断增大，这表明产生了失谐加载效应，也就表明了激射主模落于光栅反射包络的下降沿。
实施例8
在实施例1-7任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片的功率-电流特性。
参考图7可知，通过向光栅反射器段2注入电流I2，减小光栅反射器段2损耗，从而增大光栅反射器段2的反射。
本实施例的阈值电流减小了6mA，输出斜率效率也得到了改善，模式跳变现象也得到了抑制，光栅反射器2大大减弱了模式竞争，提高了单纵模特性。
实施例9
在实施例1-8任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片的光谱。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器，DFB激光器段为DFB激光器，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
将DFB激光器的电流I1固定为70mA，依次将0mA到25mA的电流I2注入光栅反射器。
结合图8可知，通过调节光栅反射器2的注入电流，可以抑制模式竞争，优化边模抑制比，最大边模抑制比可达59.5dB，激光器工作在稳定的单纵模状态。
实施例10
在实施例1-9任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片的小信号频率响应。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器，DFB激光器段为DFB激光器，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
DFB激光器1的电流I1固定为100mA，通过向光栅反射器2注入25mA的电流，参考图9可知，失谐加载效应提高了本申请DFB激光器芯片的弛豫振荡频率，3-dB调制带宽由13GHz增加到17.6GHz。
实施例11
在实施例1-10任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片的啁啾参数。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器，DFB激光器段为DFB激光器，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
啁啾参数是一个表征直调激光器频率啁啾的参数。啁啾参数越大，表明频率啁啾越大，啁啾参数越小，表明频率啁啾越小。
本实施例将DFB激光器1的电流I1固定在100mA，依次将0mA到25mA的电流I2注入光栅反射器。
参考图10可知，随着光栅反射器注入电流的增加，啁啾参数由4.69降低到了2.24，失谐加载效应有效抑制了直调激光器的频率啁啾。
实施例12
在实施例1-11任一实施例的基础上，本实施例研究本申请DFB激光器芯片进行直接调制时的眼图。
本实施例的光栅反射器段为光栅反射器，DFB激光器段为DFB激光器，本申请DFB激光器芯片为两段式DFB激光器。
本实施例将DFB激光器的电流I1均固定在100mA。
参考图11(a)，当光栅反射器2无电流注入，直调调制速率为10Gb/s时，经过背靠背传输时，即给DFB激光器芯片加载调制信号后，直接将输出光输入探测器后用示波器观察其眼图，不将光打入光纤传输一段距离后再检测，此时的眼图并不理想。然而，将直调调制速率增加到14Gb/s时，参考图11(c)，眼图进一步衰减，或者将将背靠背传输调整为经过5km标准单模光纤传输，由于大啁啾参数会使眼图进一步恶化，参考图11(e)。
当光栅反射器2注入电流为25mA时，失谐加载效应改善了DFB激光器芯片的直调带宽及啁啾参数，直调调制速率为10Gb/s或14Gb/s，经过背靠背传输或经过5km标准单模光纤传输，眼图均很清晰，有很好的开启度，参考图11(b)、图11(d)以及图11(f)。
实施例13
本实施例介绍了一种单片集成两段式DFB激光器阵列。
本实施例的DFB激光器阵列包括多个实施例1-2任一实施例记载的DFB激光器芯片。
参考图12，各DFB激光器芯片的DFB激光器段的自由端面7-1并列设置，此外，各DFB激光器芯片的DFB激光器段1具有不同的布拉格波长。
应用时，各DFB激光器芯片的布拉格波长，能够通过调节各DFB激光器芯片的DFB激光器段1的采样周期来实现。
实际应用时，相邻DFB激光器芯片的波长差，能够通过调节各DFB激光器芯片的DFB激光器段1的采样周期来实现。
本发明通过调节各DFB激光器芯片的DFB激光器段1的采样周期，能够获得具有不同布拉格波长的DFB激光器芯片。
本实施例DFB激光器芯片的数量为8，各DFB激光器芯片的两段采样周期设置如下：
通道1DFB激光器芯片：P1＝4.049微米、P2＝4.016微米
通道2DFB激光器芯片：P1＝4.127微米、P2＝4.088微米
通道3DFB激光器芯片：P1＝4.209微米、P2＝4.163微米
通道4DFB激光器芯片：P1＝4.294微米、P2＝4.240微米
通道5DFB激光器芯片：P1＝4.382微米、P2＝4.326微米
通道6DFB激光器芯片：P1＝4.474微米、P2＝4.410微米
通道7DFB激光器芯片：P1＝4.569微米、P2＝4.498微米
通道8DFB激光器芯片：P1＝4.669微米、P2＝4.589微米
应用时，DFB激光器1和光栅反射器2的长度分别为400微米和500微米，I1为70mA，I2为25mA，种子光栅周期Λ为256.672nm
参考图13可知，本实施例的DFB激光器阵列的各通道均具有良好的单纵模特性，能够实现稳定的单纵模输出。
参考图14可知，相邻激光器芯片通道之间的平均波长间隔为1.604nm，这与预设的间隔1.6nm相比，平均误差仅为0.004nm。因此，采用重构等效啁啾技术设计的该光栅，能够精准控制激光器阵列的激射波长以及波长间隔。其中，最大波长残差为0.316nm，最小波长残差为-0.006nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，包括芯片本体；
所述芯片本体包括结构共用的DFB激光器段(1)和光栅反射器段(2)；
所述DFB激光器段(1)和光栅反射器段(2)具有不同的布拉格波长。
2.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，所述DFB激光器段(1)的布拉格波长和光栅反射器段(2)的布拉格波长的差小于等于4纳米。
3.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，所述DFB激光器段(1)的一个本征模落入光栅反射器段(2)的禁带内。
4.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，在共用的光栅层中：
DFB激光器段(1)的采样光栅和光栅反射器段(2)的采样光栅具有不同的采样周期；
和/或，DFB激光器段(1)的种子光栅和光栅反射器段(2)的种子光栅具有相同的种子光栅周期。
5.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，在共用的光栅层中，DFB激光器段(1)的采样周期为4～5微米。
6.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，
在共用的光栅层中，采样光栅为根据重构等效啁啾技术设计的无相移均匀采样光栅；
和/或，在共用的光栅层中，采样光栅的耦合系数小于等于200cm-1。
7.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，
DFB激光器段(1)的长度小于等于500微米；
和/或光栅反射器段(2)的长度小于等于800微米。
8.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，在共用的正电极层和p型欧姆接触层中，与DFB激光器区(1)和光栅反射器段(2)衔接处对应的正电极和p型欧姆接触层被刻蚀掉，形成电隔离区(3)，使DFB激光器区(1)的正电极和光栅反射器段(2)的正电极相互独立。
9.根据权利要求1所述的单片集成两段式DFB激光器芯片，其特征在于，DFB激光器段的自由端面(7-1)和光栅反射器段的自由端面(7-2)均镀有抗反膜。
10.一种DFB激光器阵列，其特征在于，包括：多个权利要求1-9任一项所述的DFB激光器芯片；
各DFB激光器芯片的DFB激光器段的自由端面(7-1)并列设置；
各DFB激光器芯片的DFB激光器段(1)具有不同的布拉格波长。
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