JP2013534059A - 損失変調シリコンエバネセントレーザー - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DARPAによって提供された助成金番号482530−25615の下で米国連邦政府の支援で行われた。米国連邦政府は、本発明について特定の権利を有する。
本出願は、以下の同時係属出願及び譲受人に譲渡された出願の合衆国法典35編119条(e)における優先権を主張する:2010年6月30日に、John E.Bowers及びDaoxin Daiによって出願された、「損失変調シリコンエバネセントレーザー」と題する、代理人整理番号30794.382−US−01、米国実用特許出願第12/827776。この出願は、参照によって本明細書に組み込まれている。
本発明は、ハイブリッドシリコンエバネセントレーザーの直接変調を記載する。レーザーに対する電流の変化よりもむしろ、本発明は、相対的に固定された量に電流を保ち、キャビティの損失が変調される。このようなアプローチにより、出力のより高速な変調が可能となるとともに、レーザー出力照度均一性(「パターン効果」としても知られる)及びレーザー出力におけるレーザー出力周波数の変化(「チャープ」)を制御することが可能となる。
本発明は、光子の寿命τpを変調する。寿命変調を通したレーザー出力制御のこの方法を通して、本発明は、高速変調を低いチャープと共に実現する。
本発明の範囲内で、レーザー内の光子の寿命τpを変更するいくつかの方法が存在する。本発明は、群速度vg、キャビティ長l、フィードバック係数R及び分布損失αの1つまたは複数を変更することにより、光子の寿命を変更する。これらのアプローチのうち、2つの簡単で効果的な方法が、分布損失α及びフィードバック係数Rの変更である。本発明は、α及びRの変更に対応する、2つの方法を示す。
図5は、本発明に従うτp変調レーザーの周波数応答の計算結果を示す。
その他の構造が、本発明で議論される変調損失を提供することができる。例えば、しかしながら限定するものではなく、分布ブラッグ反射体(DBR)及びその他のレーザー構造において共通の、増幅領域(MQW122)及びミラー構造を含み、ここで、ミラーの実効反射率が、上述のようにSOIリッジ206/光学キャビティ210内の損失を変調するために領域204及び202を用いるのと同様に、レーザーキャビティ/SOIリッジ206の損失を変調するために変調することができるレーザー構造である。そのような変調は、いくつかの方法、例えば、光学キャビティ内で導波路/SOIリッジ206と接続する第2の導波路を用いて制御することができ、このとき、第2の導波路の光が重ね合わせ及び/または干渉を通じて光学キャビティ210内の光を変調し、またはSOIリッジの光学モードの一部が、第2の導波路/SOIリッジ206内に延設して損失が本明細書で説明されたように変調されることができる。そのような構造は、例えば特許文献1に示され、この出願は本明細書に参照によって組み込まれている。本明細書の教示で与えられるその他の方法もまた可能である。
図7は、本発明に従うプロセスチャートを示す。
以下の参照文献は、参照によって本明細書に組み込まれている。
要約すれば、本発明の実施形態は、損失変調レーザーを製造する方法及び損失変調レーザーデバイスを提供する。
102 SOI領域
104 (III−V)領域
106 接合界面
108 基板
110 埋め込み酸化膜層
112 シリコン導波路層
114 ギャップ
116 導波路
120 層
124 SCH層
126 クラッディング層
130 pコンタクト
132 メサ
134 nコンタクト
200 デバイス
202 n型ドープされた領域
204 p型ドープされた領域
206 SOIリッジ
208 陽子注入領域
210 電流の流れ
212 光学モード
400 デバイス
402 増幅区域
404 フィードバック線
406 変調区域
500、600、602 グラフ
604、606 アイダイアグラム
700、702、704 プロセスフローチャート
Claims (24)
- 第1の基板上に設けられたセミコンダクター・オン・インシュレーター(SOI)構造であって、前記SOI構造の半導体層内に導波路を含むSOI構造;及び前記SOI構造の前記半導体層に接合された半導体構造を含み、前記SOI構造の前記半導体層内の少なくとも1つの領域が、内部の光子の寿命を制御する、損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記SOI構造の前記半導体層内の少なくとも1つの前記領域が、前記導波路に近接した少なくとも1つのドープされた領域である、請求項1に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記導波路に近接する少なくとも1つの前記ドープされた領域が、前記導波路の第1の側部上においてn型ドープされた領域及び前記導波路の第2の側部上においてp型ドープされた領域である、請求項2に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記損失変調半導体レーザーデバイスの光学モードが、前記半導体層内及び前記半導体構造の少なくとも一部に存在する、請求項3に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記n型ドープされた領域及び前記p型ドープされた領域が、前記損失変調半導体レーザーデバイスの分布損失を制御する、請求項4に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 少なくとも1つの前記ドープされた領域が、前記損失変調半導体デバイスの光学キャビティ内における分布損失を制御する、請求項2に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記SOI構造の前記半導体層における少なくとも1つの前記領域が、前記損失変調半導体レーザーデバイスの増幅領域に接続された光学フィードバック線である、請求項1に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記光学フィードバック線に接続され、前記損失変調半導体レーザーデバイスの前記増幅領域への光学フィードバックを制御するための変調区域をさらに含む、請求項7に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記変調区域が、前記光学フィードバック線における信号の位相及び強度のうち少なくとも1つを制御する、請求項8に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- 前記光学フィードバック線が、前記損失変調半導体レーザーデバイスを変調する損失変調半導体レーザーデバイスのフィードバック係数を制御する、請求項9に記載の損失変調半導体レーザーデバイス。
- セミコンダクター・オン・インシュレーター(SOI)構造内に導波路構造及び変調構造を形成する段階、前記変調区域を前記導波路構造に接続する段階及び半導体構造を前記導波路構造に接合する段階を含み、前記変調構造が、損失変調半導体レーザーデバイスの光学キャビティ内における光子の寿命を制御する、損失変調半導体レーザーデバイスを製造する方法。
- 前記変調区域が、前記導波路構造に、光学フィードバック線を介して接続される、請求項11に記載の方法。
- 前記変調区域が、前記SOI構造の半導体層内における少なくとも1つのドープされた領域である、請求項11に記載の方法。
- 前記変調区域が、前記損失変調半導体レーザーデバイス内における分布損失及びフィードバック係数の少なくとも1つを制御する、請求項11に記載の方法。
- 導波路及び変調領域を含む半導体層を含むセミコンダクター・オン・インシュレーター(SOI)領域並びに前記SOI領域の前記半導体層に接合されたIII族−V族(III−V)領域を含み、前記変調領域が、半導体レーザー内の光子の寿命を制御することによって、前記半導体レーザーの出力を変調する、半導体レーザー。
- 前記半導体レーザーが、光学遷移システム内で動作する、請求項15に記載の半導体レーザー。
- 前記変調領域が、前記半導体層内における少なくとも1つのドープされた領域である、請求項16に記載の半導体レーザー。
- 前記SOI構造の前記半導体層が、シリコンを含む、請求項17に記載の半導体レーザー。
- 前記変調領域が、光学フィードバック線の位相遅延を制御する、請求項16に記載の半導体レーザー。
- 前記変調領域が、光学フィードバック線の強度を制御する、請求項19に記載の半導体レーザー。
- 光学キャビティを有する第1の導波路構造を含み、前記光学キャビティ内の損失が変調される、半導体レーザーデバイス。
- 前記光学キャビティ内の前記損失が、前記光学キャビティに接続されたミラーを用いて変調され、前記光学キャビティ内の前記損失が、前記ミラーの実効反射率を変調することによって変調される、請求項21に記載の半導体レーザーデバイス。
- 前記光学キャビティ内の前記損失が、前記光学キャビティに接続される第2の導波路構造で変調され、前記第2の導波路内の光が、前記第1の導波路構造内の光と干渉する、請求項21に記載の半導体レーザーデバイス。
- 前記半導体レーザーデバイスの光学モードが、前記第1の導波路に接続された第2の導波路内に延長し、前記光学キャビティ内の前記損失が、前記第2の導波路内の損失を変調することによって変調される、請求項21に記載の半導体レーザーデバイス。
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