MXPA04005726A - Superficie de fase desplazada que emite estructuras de laser de disenos de retroalimentacion distribuida con rejillas de ganancia o de absorcion. - Google Patents

Abstract

Se muestra una superficie que emite un laser semiconductor, que tiene una estructura de laser semiconductora que tiene una capa activa, capas de revestimiento opuestas continuas a dicha capa activa, un substrato, y electrodos a traves de los cuales se puede inyectar corriente a la estructura de laser semiconductora. Tambien se incluye una rejilla de difraccion distribuida teniendo elementos periodicamente alternos, cada uno de los elementos se caracteriza por ser ya sea un elemento de alta ganancia o un elemento de baja ganancia. Cada uno de los elementos tiene una longitud, la longitud del elemento de alta ganancia y la longitud del elemento de baja ganancia juntos definiendo un periodo de rejilla, en donde el periodo de rejilla esta en la escala requerida para producir una senal optica en la banda de senal de telecomunicaciones opticas. Se proporciona una estructura de desplazamiento de fase en el centro de la rejilla para que ocurra una intensidad pico a traves del centro de la cavidad alterando un perfil de modo de la senal de salida, mientras se mitiga el quemado de agujero espacial que surge del perfil de modo alterado.

Description

SUPERFICIE DE FASE DESPLAZADA QUE EMITE ESTRUCTURAS DE LASER DE DISEÑOS DE RETROALI MENTACIÓN DISTRIBUIDA CON REJILLAS DE GANANCIA O DE ABSORCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relacionan en general con el campo de telecomunicaciones y en particular a sistemas de telecomunicaciones con base en una señal óptica. Más en particular, la invención se relaciona con láser, como láser de diodo semiconductores para generar señales portadoras y de generación para tales sistemas ópticos de telecomunicaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas ópticos de telecomunicaciones se desarrollan y se mejoran rápidamente. En tales sistemas se generan señales portadoras ópticas individuales y después se modulan para llevar información. Las señales individuales entonces se multiplexan juntas para formar señales multiplexadas de división de longitud de onda densas. Las mejoras en la tecnología óptica han llevado a menos separación de los canales de señal individuales, de modo que es ahora común que se desplieguen 40 canales de señal en forma simultánea en la banda C, con 80 o incluso 160 canales de señal simultáneos en las bandas C + L combinadas, para ser desplegados en un futuro cercano.

Cada canal de señal requiere una fuente portadora de señal óptica y en telecomunicaciones la fuente portadora de señal típicamente es un láser. Conforme aumenta el número de canales de señal DWDM, el número de fuentes portadoras de señal necesarias también aumenta. Además, ya que las redes ópticas se impulsan hacia fuera desde los ejes centrales largos de datos densos al extremo de datos ligeros o a las conexiones del usuario final, se necesita un gran número de nodos de red nuevos, potencialmente cada uno con múltiples fuentes portadoras de señal requeridas para DWDM. También, el costo de suministrar las fuentes portadoras de señal se vuelve un problema como una función del tráfico de datos ya que la densidad de datos es menor, y se encontrará más cerca del extremo de la red. En la actualidad, un gran número de diferentes fuentes láser se encuentran disponibles. Estas diferentes formas de láser de longitud de onda sintonizable o conmutable, fijas como Fabry-Perot, Reflector Bragg Distribuido, láser emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL), y diseños de retroalimentación distribuidos (DFB). En la actualidad, la forma más común de fuente portadora de señal utilizada en las aplicaciones de telecomunicaciones son las fuentes láser DFB acopladas con un índice emisor de extremo, que presentan un buen desempeño en términos de velocidad de modulación, energía de emisión, estabilidad, proporción de ruido y de modo lateral (SNSR). Además, al seleccionar un material semiconductor apropiado y el diseño de láser, las longitudes de onda de comunicación se pueden producir fácilmente. En este sentido, SMSR se refiere a la propiedad de los láser DFB para tener sus propios modos longitudinales de umbral con diferentes longitudes de onda en donde ocurre el láser, uno de los cuales típicamente es deseado y el otro no. SMSR comprende une medición del grado al cual se suprime un modo no deseado, lo cual provoca que más energía sea distribuida en el modo preferido, mientras se tiene el efecto de reducir la interferencia del modo no deseado que emite energía a la longitud de onda de otro canal DWDM. Una desventaja de las fuentes de señal láser DFB emisoras de borde es que la forma de rayo tiene la forma de una franja, dividida muy bien en dos dimensiones con ángulos de divergencia diferentes debido a la pequeña abertura en el área emisora, lo cual requiere un convertidor de punto para acoplar la señal con una sola fibra de modo. Las técnicas de acoplamiento necesarias son difíciles y pueden ser poco firmes, lo cual da como resultado costos más elevados. Aunque se puede lograr un buen desempeño una vez terminado y acoplado con la fibra, el láser DFB emisor de borde tiene algunas características fundamentales que los hacen poco efectivos para ser producidos y por lo tanto más caros. Más específicamente, un gran número de láser DFB emisores de borde se producen en forma simultánea en una sola oblea. Sin embargo, el rendimiento del láser DFB emisores de borde viable (es decir, aquellos que alcanzan las especificaciones de emisión deseada de señal) obtenidos de una oblea determinado puede ser bajo debido al número de factores en la fabricación final o en los pasos de empaquetamiento. Específicamente, una vez que se forma, el láser DFB individual debe ser cortado de la oblea. El paso de cortado es seguido por un paso de acabados, lo más usual es la aplicación de un recubrimiento anti-reflector en un extremo y un recubrimiento altamente reflector en el otro. La asimetría introducida por diferentes recubrimientos de extremo ayuda a dar preferencia a un modo sobre el otro, lo cual mejora el SMSR. Sin embargo, la operación de un solo modo del láser DFB también es una función de la fase de la rejilla en donde se corta en el extremo de la cavidad del láser. La poca certeza en la fase introducida por el paso de cortado da como resultado en un bajo rendimiento del modo único debido a un SMSR deficiente. Los láser de modos múltiples producidos en esta forma no es adecuados para usarse en los sistema DWDM. Un aspecto importante déla fabricación de láser DFB emisores de borde es que el láser solamente, se puede probar al inyectar una corriente dentro de la cavidad del láser después de que el láser está completamente terminado, incluyendo el cortado de la oblea y el recubrimiento final. Esto complementa la poca efectividad de bajo rendimiento de la oblea debido al comportamiento en modos múltiples o un SMSR deficiente. Tanto la emisión de superficie y la operación de modo único a través de un acoplamiento complejo se han logrado con el uso de una rejilla de segundo orden en lugar de una rejilla de primer orden más común. En el caso de la rejilla de segundo orden, la pérdida de radiación resultante de la superficie del láser es diferente para los dos modos, lo cual eleva la degeneración y da como resultado en un única operación de modo, como se describe por R. Kazarinov y C.H.Henry en IEEE, J. Quantum Electrón, vol. QE-21, pp. 144-150, febrero de 1985. Con una rejilla de segundo orden acoplada al índice, el perfil espacial del modo láser preferido es de doble lóbulo con un mínimo al centro de la cavidad del láser. El modo suprimido en este caso es un perfil tipo Gaussian con un único lóbulo con cresta al centro de la cavidad. Este último modo, mientras que es benéfico para muchas aplicaciones, probablemente es más crítico dentro del campo de telecomunicaciones, ya que coincide muy de cerca con la forma de modo de una sola fibra óptica de modo y por lo tanto se puede acoplar en forma eficiente dentro de la fibra. La forma de doble lóbulo puede acoplarse solamente con una fibra con poca efectividad. Dentro de la técnica se han tomado algunas medidas para alterar el láser de tal forma que el perfil de modo facilite el acoplamiento de fibra, pero sin mucho éxito. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos No. de Serie 5.970.081 enseña una estructura láser DFB con rejilla de segundo orden, acoplada al índice, emisora de soporte que introduce un desplazamiento de fase dentro de la cavidad de láser por medio de restringir la forma de la estructura de cavidad guía de onda en el medio para mejorar el perfil del modo láser y por lo tanto, la efectividad de acoplamiento. Sin embargo, el perfil de modo con desplazamiento de fase incluye una cresta pronunciada que lleva al deterioro de otra especificación relacionada con un aumento en el quemado del agujero espacial en la región del desplazamiento de fase. Además, en la invención mencionada es difícil de implementarse debido a la litografía involucrada. En la Patente de Estados Unidos No. de Serie 4,958,357 se muestra un láser que incluye una rejilla de segundo orden acoplada con el índice para la emisión de superficie que incluye el uso de un desplazamiento de un cuarto de fase al centro del láser o un desplazamiento múltiple de fase dentro de la cavidad láser. Esta estructura no tiene un buen quemado del agujero espacial como resultado del campo intenso generado en la región del desplazamiento de fase. Esto limita la energía de salida del dispositivo y por lo tanto, no es conveniente. Fuera del campo de telecomunicaciones, un ejemplo de una estructura láser DFB emisora de superficie se encuentra en la Patente de Estados Unidos No. de Serie 5,727,013. Esta patente enseña un único láser DFB emisor de superficie con un único lóbulo para producir una luz azul/verde en donde la rejilla de segundo orden se escribe en la capa absorbente dentro de la estructura o directamente en la capa de ganancia. Aunque es interesante, esta patente no expone la forma en que la rejilla afecta la efectividad del acoplamiento de fibra (ya que eso no se relaciona con ninguna aplicación de telecomunicaciones). Esta patente tampoco enseña los parámetros que controlan el equilibrio entre la energía de salida total y la efectividad de acoplamiento de fibra y la forma para controlar en forma efectiva el modo. Por último, la patente no enseña un láser emisor de superior que sea apropiado para los intervalos de longitud de onda de las telecomunicaciones. En años recientes, se han tomado medidas para introducir láser emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) con un desempeño adecuado para el campo de telecomunicaciones. Tales medidas han tenido éxito por ciertas razones. Tales dispositivos tienden a experimentar una dificultad en su fabricación debido a la estructura con diferentes capas requerida, así como a la baja emisión de energía debido a la corta longitud del medio de ganancia en la cavidad. La cavidad corta es también una fuente de mayor ruido y un ancho de línea más amplio. El ancho de línea más amplio limita la distancia de transmisión de la señal desde estas fuentes debido a los efectos de dispersión en la fibra. El efecto de la dispersión cromática es un problema dentro del campo de telecomunicaciones. Los diferentes componentes espectrales de un impulso de señal viajan a diferentes velocidades de grupo a lo largo de la fibra. De este modo, se presente un ensanchamiento de impulso. El ensanchamiento de impulso provoca interferencia entre los impulsos y un aumento en la proporción de error de bits. El ensanchamiento de impulso también aumenta la interferencia entre los canales de longitud de onda adyacentes. Además, entre más viaja el impulso, se ensanchará más. De este modo, la velocidad de bits se limita por la dispersión total en el enlace óptico, usualmente dominado por la longitud de fibra, en combinación con el ensanchamiento de impulso. Cuando la fuente de señal óptica exhibe un mayor ruido, el impulso se ensancha más rápidamente y se reduce la longitud de enlace soportada a una velocidad de BIT determinada. Una fuente de bajo ruido es deseable en las comunicaciones ópticas. Lo que se desea es una estructura láser emisora de superficie que puede proporcionar cantidades útiles de energía de emisión sin problemas en el quemado de agujero espacial dañino asociados con los diseños desplazados de fase de la técnica previa. Lo que es conveniente es una estructura que tiene un bajo ruido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar una estructura láser emisora de superficie que sea adecuada para las aplicaciones de telecomunicaciones y que permita o reduzca al mínimo los defectos de la técnica previa. Un objetivo de la presente invención es proporcionar una fuente de señal óptica de bajo costo que tenga la capacidad de generar señales apropiadas para usarse en el amplio intervalo de señal de telecomunicaciones ópticas. Con más preferencia, la fuente de señal estará en la forma de una superficie emisora de láser semiconductor que se pueda fabricar con el uso de técnicas de fabricación de semiconductor convencionales y que produzcan mayores rendimientos que las técnicas actuales. De este modo, un objetivo de la presente invención es producir fuentes de señal a un bajo costo comparado con las técnicas anteriores mencionadas arriba. Otro objetivo de la presente invención es que la fuente de señal tenga suficiente energía, estabilidad de longitud de onda y precisión para las aplicaciones de comunicaciones de banda ancha sin encontrarse con limitaciones poco prácticas debidas al quemado del agujero espacial. Más en particular, lo que se necesita es una estructura láser en donde la forma de modo se optimice para permitir el acoplamiento de fibra y que se puede producir con el uso de técnicas litográficas convencionales dentro de la técnica de semiconductores Lo que se desea es una superficie emisora de láser que incluye un medio para mitigar el quemado del agujero espacial para permitir que surjan del láser valores prácticos en la salida de energía. Además, tal dispositivo desplegará un mínimo ruido para permitir la transportación de señal y la manipulación sin un ensanchamiento de impulso inaceptable. También, lo que se desea es una fuente de señal láser semiconductor que tenga una salida de señal que se acopla en forma fácil y eficiente con una fibra óptica de modo único. Tal dispositivo, de preferencia, se fabricará como un arreglo en una estructura con base de oblea y se puede formar en forma integral y simultánea con las estructuras adyacentes como regiones adjuntas absorbentes de señal y dispositivos fotodetectores . Otra característica de la presente invención se relaciona con la efectividad de fabricación. Entre mayor sea el número de fuentes de señal arregladas, mayor será la necesidad de una fabricación con poca proporción de fallas. De este modo, por ejemplo, un arreglo de cuarenta fuentes arregladas fabricadas con un rendimiento de 98% por fuente producirá un rendimiento de fabricación en el arreglo de solamente 45%. De este modo, los rendimientos mejorados en la fabricación son importantes para la fabricación de arreglos de poco costo. Otro aspecto ala invención es que cada fuente de láser en el arreglo se puede fabricar para operar a la misma o a diferentes longitudes de onda y con mayor preferencia, a longitudes de onda dentro de las bandas de señal de telecomunicaciones. Además, tal dispositivo puede tener un detector incorporado que junto con el circuito de retroalimentación externo se puede utilizar para vigilar la señal y su mantenimiento. Por lo tanto, de conformidad con un primer aspecto de la presente invención se proporciona una superficie emisora de láser semiconductor, el cual comprende: una estructura láser semiconductora que tiene una capa activa, capas de revestimiento opuestas contiguas a la capa activa, un substrato y electrodos que se pueden inyectar por corriente dentro de la estructura láser semiconductora para provocar que la estructura láser emita una señal de salida en la forma de por lo menos una emisión de superficie; una rejilla de difracción de segundo orden distribuida asociada con la capa activa de la estructura láser, la rejilla de difracción tiene una pluralidad de elementos de rejilla que tiene valores de ganancia mayor o menor alternantes cuando la corriente se inyecta dentro de la estructura láser, la rejilla tiene las medidas y forma adecuadas para generar modos guiados de contramarcha dentro de la cavidad; un medio para desplazar una fase de los modos guiados de contramarcha dentro de la cavidad para alternar un perfil de modo para aumentar la intensidad de campo cercana de la señal de salida; y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial que surge del perfil de modo alterado. De conformidad con otro aspecto de la presente invención, también se proporciona un método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie, el método comprende los pasos de: formar una pluralidad de estructuras láser semiconductoras al formar, en las capas posteriores, un substrato oblea común; una primera capa de revestimiento, una capa activa y una segunda capa de revestimiento en el substrato de oblea; formar una pluralidad de rejillas de difracción de segundo orden distribuidas asociadas con la capa activa en el substrato de oblea ; formar un desplazador de fase en la rejilla para alterar el perfil de modo de una señal de salida desde el láser semiconductor; formar electrodos en cada una de las estructuras láser semiconductoras en el substrato oblea para inyectar corriente dentro de cada una de las estructuras láser; y probar cada una de las estructuras láser semiconductoras al inyectar una corriente de prueba dentro de las estructura, mientras al mismo tiempo se conectan con el substrato común de oblea.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se hará referencia a manera de ejemplo a las modalidades preferidas de la presente invención con relación a las Figuras anexas. La Figura 1 es una vista lateral de una modalidad de una superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la presente invención, el cual tiene una rejilla de segundo orden desplazado de fase de un cuarto de onda formado en un medio de ganancia. La Figura 2 es una vista de extremo de la modalidad de la Figura 1. La Figura 3 es una ilustración esquemática de una comparación entre un índice acoplado y un láser DFB desplazado un cuarto de onda de fase para ilustrar los aspectos de la presente invención. La Figura 4 es un esquema de una diferencia de ganancia DaL, como una función de una corriente de impulso para los láser DFB desplazados un cuarto de onda de fase de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista lateral de una segunda modalidad de una superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la presente invención que tiene una rejilla de segundo orden formada en una capa de pérdida o absorbente. La Figura 6 es una vista de extremo déla modalidad de la Figura 5. La Figura 7 es un diseño modulado de avance de conformidad con la presente invención. La Figura 8 es un esquema de una intensidad de campo cercana óptica contra la distancia a lo largo de una cavidad de láser de modo primario para la modalidad de la Figura 1 de la presente invención. Las Figuras 8a, 8b y 8c son esquemas de una distribución de campo normalizada de una densidad de fotones y la emisión de superficie para los tres modos primarios de la modalidad de la Figura 7. La Figura 9 es una vista sor de otra modalidad de la presente invención que muestra las regiones de terminación en la forma de regiones absorbentes en cualquier extremo de la cavidad láser. La Figura 10 es una vista superior de otra modalidad de la invención de la Figura 8, en donde una de las regiones de terminación es un detector. La Figura 11 es una vista superior de un arreglo de estructuras láser semiconductor emisores de superficie en un substrato común para generar longitudes de onda 1 a N.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una vista lateral de una modalidad de una estructura 10 superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la presente invención, mientras la Figura 2 es una vista de extremo de la misma estructura. La estructura 10 láser está compuesta de un número de capas incorporadas una sobre otra con el uso de por ejemplo, técnicas de fabricación convencionales de semiconductores. Se reconocerá que el uso de estas técnicas de fabricación de semiconductores para la presente invención significa que la presente invención se puede fabricar en forma eficiente en grandes cantidades sin requerir nuevas técnicas de fabricación. Dentro de la especificación, los siguientes términos tendrán el siguiente significado. Una región-p de un semiconductor es una región cargada con aceptadores de electrones en donde los orificio (huecos en la banda de valencia) son los portadores de corriente dominantes. Una región-n es una región de un semiconductor cargada para que tenga un exceso de electrones como los portadores de corriente. Una señal de salida significa cualquier señal óptica producida por el láser semiconductor de la presente invención. El volumen de modo significa el volumen al cual existe la masa del modo óptico, a saber en donde existe una intensidad de luz importante (señal). Por ejemplo, el volumen de modo puede tomarse como un límite que encierra el 80% de la energía del modo óptico. Para propósitos de esta descripción, una rejilla de difracción distribuida es una en donde la rejilla está asociada con una longitud de ganancia activa o una longitud absorbente de la cavidad de láser, de modo que la retroalimentación de la rejilla provoque efectos de interferencia que permitan la oscilación o láser solamente a ciertas longitudes de onda, las cuales se ven reforzadas por la interferencia.

La rejilla de difracción de la presente invención está compuesta de elementos de rejilla o rejillas que crearán efectos de rejilla alternantes. Dos elementos de rejilla adyacentes definen un período de rejilla. Los efectos de rejilla alternantes son tales que surge una diferencia en ganancia con respecto a los elementos de rejilla adyacentes con uno que es un efecto de ganancia relativamente alta y el otro es un efecto de ganancia relativamente baja. La presente invención explica que el efecto de ganancia relativamente baja puede ser un valor pequeño pero positivo, puede no ser una ganancia real o puede ser un valor negativo o absorbente. De este modo, la presente invención explica que cualquier valor absoluto del efecto de ganancia con respecto a los elementos de rejilla, dada la diferencia relativa en el efecto de ganancia es suficiente entre los elementos de rejilla adyacentes para establecer los efectos de interferencia de láser solamente a ciertas longitudes de onda. La presente invención comprende cualquier forma de rejilla que pueda establecer los efectos de ganancia alternada antes descritos, incluyendo la pérdida acoplada y las rejillas acopladas con ganancia en la región activa y las rejilla de bloqueo de portadores en la región activa o fuera de ella.

El efecto general de una rejilla de difracción de conformidad con la presente invención se puede definir como para limitar la oscilación láser de uno o dos modos longitudinales que se puede llamar como una señal de salida de modo único. De conformidad con la presente invención, se emplean diferentes técnicas para diseñar el láser de modo que el perfil de modo tenga la capacidad de acoplarse efectivamente con una fibra. Como se muestra en la Figura 1, las dos capas 12 y 14 exteriores de la estructura 10 láser son electrodos. El propósito de los electrodos es tener la capacidad de inyectar corriente dentro de la estructura 10 láser. Se debe notar que el electrodo 12 incluye una abertura 16. La abertura 16 permite que la señal de salida óptica pase hacia fuera desde la estructura 10 láser, como se describe con más detalle abajo. Aunque se muestra la abertura, la presente invención abarca el uso de un electrodo continuo, lo mismo que si fuera transparente, por lo menos en parte, para permitir que la señal generada pase fuera de la estructura 10 láser. Se ha encontrado que los electrodos de metal, que tienen una abertura 16, proporcionan buenos resultados y se prefieren debido a la facilidad de fabricación y bajo costo. Adyacente al electrodo 12 se encuentra un substrato n + lnP o oblea 17. Adyacente al substrato 17 se encuentra una capa 18 intermedia que se preferencia está compuesta de n-lnP. La siguiente capa es una capa 20 de confinamiento formada de n-InGaAsP. La composición genérica de esta y otras capas cuaternarias es de la forma I nxGa 1 -xAsyP 1 -y , mientras las capas ternarias tienen una composición genérica de Inl-xGasAs. La siguiente capa es una capa 22 activa hecha de capas delgadas alternadas de pozos de quantum activo y barreras, ambas compuestas de InGaAsP o InGas. Como lo podrán reconocer las personas experimentadas en la técnica, InGaAsP o InGas es un semiconductor preferido ya que estos semiconductores dentro de ciertos intervalos de composición, tienen la capacidad de exhibir una ganancia óptica a longitudes de onda dentro del intervalo de 1200 nm a 1700 nm o más altas, que abarca el especto óptico de banda ancha de la banda (1300-1320 nm), la banda-C (1525 nm a 1565 nm) y la banda-L (1568 nm a 1610 nm). Otros materiales semiconductores, por ejemplo, GaInNAs, InGalAs también se contemplan por la presente invención, dado que la señal de salida generada cae dentro del intervalo de banda ancha. Otro intervalo de longitud de onda relevante para la importancia de telecomunicaciones para tales dispositivo de conformidad con esta invención se pueden diseñar con el uso de composiciones de material apropiadas (por ejemplo, InGas/Gas) en la región de 910 a 990 nm, la cual corresponde al intervalo de longitud de onda más encontrada para los amplificadores ópticos de bombeo y los láser de fibra con base de materiales cargados con Er, Yb o Yb/Er. En la modalidad de la Figura 1, la rejilla 24 de difracción está formada en la capa 22 activa. La rejilla 24 está compuesta de porciones 27 de alta ganancia y porciones 28 de baja ganancia alternantes. Con mayor preferencia, la rejilla 24 es una rejilla normal, a saber, tiene un período consistente a través de la rejilla y tiene las dimensiones y forma adecuadas, está colocada en el láser 10 para formar una rejilla de difracción distribuida como se explica antes. En este caso, el período de la rejilla 24 está definido por la suma de una longitud de una porción 27 de ganancia alta y una longitud 30 de la porción 28 de ganancia baja adyacente. La porción 28 de ganancia alta exhibe poca o ninguna ganancia comparada con la porción 27 de ganancia alta, ya que en esta región se ha retirado toda o la mayoría de la estructura activa. De conformidad con la presente invención, la rejilla 24 es una rejilla de segundo orden, es decir, una rejilla que da como resultado señales de salida en forma de una emisión de superficie. Como se podrá apreciar, ya que la rejilla 24 de esta modalidad está formada en la capa activa de ganancia se refiere como un diseño acoplado con ganancia. Al centro de la rejilla 24 se encuentra un medio para el desplazamiento de fase, el cual comprende un "diente" 26 de ganancia alta ligeramente más ancho. Este diente 26 tiene las dimensiones y forma adecuadas para suministrar un desplazamiento de fase de un cuarto de una longitud de onda. La presente invención abarca otras formas de elementos de desplazamiento de fase como lo podrán entender las personas experimentadas en la técnica. Lo que es necesario es proporcionar suficiente desplazamiento de fase a la rejilla para alterar el perfil de intensidad de campo cercano para cambiar el modo dominante de una configuración de doble cresta a una configuración de una sola cresta, en donde la cresta se ubica generalmente sobre el desplazamiento de fase. Tal perfil de modo se puede acoplar mejor con una fibra que el perfil con doble lóbulo. De esta manera, dado que el perfil de modo se altera para mejorar la efectividad de acoplamiento, la cantidad de desplazamiento de fase y la forma de efectuar el desplazamiento de fase pueden variar sin apartarse del espíritu de la presente invención. Por ejemplo, se pueden emplear múltiples desplazamientos de fase lo que produce un desplazamiento de un cuarto de onda, por ejemplo, dos ?/8 o dos 3?/8 u otras combinaciones que también se encuentran dentro del alcance de la invención. Aunque también se contempla una rejilla continuamente ruidosa o una rejilla de avance modulado, estas son más difíciles de fabricar. Una rejilla de avance modulado de conformidad con la presente invención se ilustra en la Figura 7, la cual muestra las regiones 301 absorbentes de extremo, un electrodo 302 de lomo, y secciones 304 laterales de rejilla de igual longitud que rodean a la sección 303 media de rejilla. Como se muestra, el período medio de rejilla es ligeramente diferente al período de rejilla en las secciones 304. En esta Figura 7, se ilustra una rejilla de avance modulado, en donde el desplazamiento de fase se distribuye a través de la rejilla. Anexos a las Figuras 8a, 8b y 8c se encuentran esquemas teóricos para la densidad de campo contra la longitud de cavidad para la densidad de fotones y las emisiones de superficie. Se proporcionan tres esquemas (8a, 8b, 8c) de los tres modos fundamentales, es decir, el modo de orden 0, el primer modo y el primer modo + , respectivamente. Se podrá observar a partir de la Figura 8a, que para el modo de orden 0 primario (es decir, láser) el fotón tiene una densidad que se distribuye uniformemente a través de la estructura o cavidad láser. De hecho, la cresta 401 mostrada es menor que 2.5, mientras que el 402 bajo está ligeramente por debajo de 1. Tal distribución generalmente uniforme de la densidad del fotón reduce los problemas del quemado del agujero espacial. También, en la Figura 8a se puede observar que el perfil 404 de emisión de superficie generalmente está redondeado o tiene forma Gaussian en el 406, lo que significa que la emisión de superficie es posible que se acople con una fibra para las aplicaciones de telecomunicaciones. También, los dos modos 8b y 8c secundarios muestran la distribución normalizada cercana al campo que tiende a 0 al centro de la cavidad en el 410 y 412, respectivamente. Ya que estos modos secundarios se acoplarán muy poco con la fibra, se produce una supresión de modo lateral alta, mientras se logra una reducción (mitigación) del quemado del agujero espacial. Esta configuración también presenta un ruido muy bajo. En resumen, aunque se pueden utilizar diferentes tipos de estructura para introducir un desplazamiento de fase, el diseño de avance modulado es el más preferido. En esta especificación, el término diseño de avance modulado se refiere a una rejilla que tiene un período ligeramente diferente a la mitad de la cavidad que en los extremos. Con mayor preferencia, tal cambio de período se introduce en forma gradual a través de la rejilla, mejor que abruptamente en un diente como se describe en la modalidad previa. Con referencia otra vez a la Figura 1, la siguiente capa sobre la rejilla 24 es una capa 34 de confinamiento de p-InGaAsP. Sobre la capa 34 de confinamiento se encuentra una región 36 intermedia de p-lnP. Sobre la capa 36 se encuentra una capa 38 de tope de grabado de p-InGaAsP. Por último, la capa 40 de revestimiento de p-lnP está provista sobrepuesta por una capa 42 de tapa de p**-I nGas. Las personas experimentadas en la técnica entenderán que un láser semiconductor construido con las capas configuradas como se describe antes se puede sintonizar para producir una señal de salida de una longitud de onda predeterminada como la retroalimentación distribuida desde la rejilla de difracción escrita en la capa activa, lo cual produce el láser en un láser de modo único. La longitud de onda exacta de la señal de salida será una función de algunas variables, que a su vez se interrelacionan y se relacionan con otras variables de la estructura láser en una forma compleja. Por ejemplo, algunas de las variables que afectan la longitud de onda de la señal de salida incluyen el período de la rejilla, el índice de refracción de las capas de confinamiento, de revestimiento y activa (que a su vez típicamente cambian con la temperatura así como la corriente de inyección), la composición de las regiones activas (que afecta la tensión de la capa, la longitud de onda de ganancia, y el índice), y el espesor de las diferentes capas que se describen antes. Otra variable importante es la cantidad de corriente inyectada dentro de la estructura a través de los electrodos. De este modo, de conformidad con la presente invención al manipular estas variables, se puede construir una estructura láser que tiene una salida con una longitud de onda de salida especifica y predeterminada. Tal láser es útil en la industria de las comunicaciones, en donde se desean las fuentes de señal para los canales individuales o los componentes de señal que forman el espectro DWDM. De este modo, la presente invención abarca varias combinaciones de espesores de capa, períodos de ganancia, corrientes de inyección y sus semejantes, que en combinación producen una señal de salida que tiene una longitud de onda, energía y ancho de banda apropiados para las aplicaciones de telecomunicaciones. Sin embargo, al obtener solamente la longitud de onda y el ancho de banda deseados no es suficiente. Un problema más difícil resuelto por la presente invención es producir una longitud de onda específica deseada desde una rejilla de segundo orden (y por esto, como la emisión de superficie) de tal forma que se pueda controlar para un acoplamiento eficiente, por ejemplo, con una fibra óptica. Las características espaciales de la señal de salida tiene un mayor efecto en la efectividad de acoplamiento, con la forma ideal que es un modo único, de único lóbulo, Gaussian. Para láser semiconductores emisores de superficie, los dos modos primarios incluyen un modo de doble lóbulo divergente, y un modo de lóbulo único. El primero es muy difícil de acoplar con una fibra de un solo modo ya que es necesario para la mayoría de las aplicaciones de telecomunicaciones ya que la fibra tiene un solo modo Gaussian. Como se observó antes, SMSR se refiere a la supresión del modo no deseado a favor del modo deseado. De conformidad con la presente invención, para lograr una buena operación SMSR de la superficie del láser 10 requiere un cuidado en el diseño del ciclo de servicio de la rejilla 24 y por esto, de la modulación espacial de la ganancia a través de la capa 22 activa. En esta descripción, el término ciclo de servicio se refiere a la fracción de la longitud de un período de rejilla que exhibe una alta ganancia comparado con el periodo de rejilla. En términos más sencillos, el ciclo de servicio se puede definir como la porción del período de la rejilla 24 que exhibe alta ganancia. Este parámetro del ciclo de servicio se controla en láser acoplados a la ganancia, tal como los ilustrados en la Figura 1, al grabar las porciones de las capas activas con la porción de capa activa restante que es el ciclo de servicio. De manera alternativa, las capas de ganancia activa se pueden dejar intactas y la rejilla se puede grabar en una capa de bloqueo de corriente, con la fracción de la capa de bloqueo de corriente grabada correspondiente al ciclo de servicio. En la Figura 1, se puede entender que la rejilla de difracción distribuida de segundo orden está escrita al grabar el medio de ganancia para formar la rejilla 24. Como resultado, los dos modos fundamentales del láser 10 semiconductor exhibe diferentes pérdidas de radiación de superficie (que es la salida del láser) y por lo tanto tienen ganancias muy diferentes. Solamente un modo (el modo con el umbral de ganancia más bajo) estará activo, lo que da como resultado un buen S SR. La presente invención abarca que el modo de láser deseado sea de un solo lóbulo y se aproxime a un perfil Gaussian. De esta forma, el modo de láser puede acoplarse más fácilmente con la fibra, ya que el perfil de la energía o la intensidad de la señal facilita el acoplamiento de la señal de salida con una fibra. La rejilla acoplada activa, de segundo orden, desplazada de fase tiene tres modos que pueden ser un láser con dos modos de doble lóbulo que tienen un mayor umbral de ganancia y un modo de lóbulo único que tiene el umbral más bajo de ganancia. Por lo tanto, el modo dominante es un perfil de lóbulo único con cresta en la posición del desplazamiento de fase, que de conformidad con la presente invención, se coloca en el punto medio de la estructura láser para un acoplamiento óptimo con la fibra. Además, de conformidad con la presente invención, se proporciona un medio para mitigar el quemado de agujero espacial. En este sentido, mitigar significa mejorar, mas no eliminar. De este modo, la presente invención abarca mejorar el desempeño de la estructura láser sobre las estructuras de la técnica previa al reducir las limitaciones dañinas impuestas por el quemado del agujero espacial. Las personas experimentadas en la técnica podrán reconocer que el quemado del agujero espacial no se elimina, solamente se mitiga para permitir que los láser de la presente invención operen con una energía de salida más alta sin degradar la operación del modo único, que normalmente ocurre en los diseños desplazados de fase, lo que lleva a una dispersión cromática inaceptable o un ensanchamiento de impulso. Los láser DFB desplazados de fase con una rejilla asociados con la capa activa de conformidad con la presente invención son robustos al quemado de agujero espacial debido al medio para mitigar el quemado del agujero espacial. Más específicamente, la presente invención proporciona un láser DFB con una capa activa corrugada (o una corrugación asociada con la capa activa, por ejemplo, en una capa de absorción en el volumen de modo) de manera que al aumentar la inyección del portador (para aumentar la ganancia) da como resultado más portadores en la región de alta ganancia, pero el índice de refracción disminuye debido al efecto de plasma. Como resultado, el coeficiente de acoplamiento de índice disminuye, lo cual mitiga el quemado de agujero espacial longitudinal. De este modo, debido a las propiedades de rejilla asociadas con la capa activa, se mitiga el quemado del agujero espacial. De este modo, la presente invención abarca una rejilla de segundo orden desplazada de fase asociada con la capa activa para tomar ventaja del perfil de modo de una rejilla de índice desplazada de fase, mientras que al mismo tiempo incluye la auto-supresión del quemado del agujero espacial. Aunque no existe un límite para la opción del ciclo de servicio, se prefiere operar el láser de la presente invención con tanta energía como sea posible, se prefiere un ciclo de servicio de aproximadamente 0.75. Sin embargo, se pueden utilizar otros valores del ciclo de servicio, de aproximadamente 0.25 a 0.75 o incluso más altos. Un ciclo de servicio menor que la rejilla genera ganancia, lo cual aumenta la corriente umbral y reduce la energía total y la efectividad disponible del láser. Para ilustrar este efecto, la Figura 3 ilustra ciertas características de dos diferentes láser DFB desplazados un cuarto de fase de segundo orden. Uno tiene una rejilla acoplada de índice y el otro una rejilla acoplada a la ganancia. Con el propósito de hacer una comparación justa, se supone que ambos láser tienen el mismo coeficiente de acoplamiento de índice normalizado KIL de 2 y un coeficiente de acoplamiento con el campo de radiación de 3 cm-1. Además se supone que la proporción Kg/Ktotal del coeficiente de acoplamiento de ganancia del láser DFB con rejilla de ganancia es de 10%. La Figura 1 ¡lustra la comparación en donde la intensidad de campo ha sido normalizada en ambos extremos de la cavidad. Se puede observar que la cresta de intensidad de la rejilla de índice es mayor que la cresta de intensidad de la rejilla acoplada con ganancia. En la Figura 4 se ilustra una representación de una diferencia ?a?_ como una función de la corriente de inyección o de impulso de los dos mismos láser, como en la Figura 3. Se proporciona una indicación de la proporción de supresión del modo lateral. Como se puede observar en la Figura, la diferencia de ganancia normalizada de un láser con rejilla de índice disminuye rápidamente con el impulso de aumento debido al modo de competencia. Por lo tanto, en la estructura desplazada un cuarto de onda de fase con la rejilla de índice, es un factor limitante a niveles de alta energía, y es una fuente de una operación multimodo y por lo tanto de ruido. Por el contrario, la diferencia de ganancia normalizada de la estructura láser con rejilla de ganancia de la presente invención permanece casi constante con las variaciones en la corriente de impulso (y por lo tanto la energía de salida). De este modo, la presente invención proporciona en una modalidad, una estructura desplazada un cuarto de dona de fase que tiene un ruido muy bajo comparado con las rejillas acopladas de índice de la técnica previa. En láser semiconductores, la operación de multimodo es una fuente del ruido. La ganancia o pérdida acoplada con los láser DFB tiene un mecanismo inherente para la selección del modo. Por lo tanto, la proporción de supresión de modo lateral es muy alta y la de ruido es muy baja. Más en particular, en los láser DFB semiconductores, la no uniformidad del campo láser provoca una distribución del portador no uniforme dentro de la cavidad láser debido a la recombinación estimulada y al quemado del agujero espacial. En las rejillas acopladas con índice, la estabilidad del modo longitudinal se degrada por el cambio en la distribución del índice de refracción dentro de la cavidad. La presente invención abarca un quemado de agujero espacial mitigado gracias a la rejilla acoplada con ganancia como se ilustra en las Figuras.

Con referencia otra vez ala Figura 2, se muestra una vista lateral de la estructura láser de la Figura 1. Como se puede observar en la Figura 2, los electrodos 12 y 14 permiten la aplicación de un voltaje a través de la estructura 10 láser semiconductor para excitar al láser como se describe antes. Además, se puede observar que el lomo formados por las capas superiores sirve para encerrar el modo óptico en forma lateral dentro de la región a través de la cual se inyecta la corriente. Mientras que se muestra una guía de onda del lomo en esta modalidad, se entenderá que se puede fabricar una estructura igual con el uso de un diseño de heteroestructura enterrado para confinar los portadores y el campo óptico en forma lateral. Se contemplan otras formas de diseño acoplados con ganancia como un medio para implementar la presente invención. Por ejemplo, en lugar de grabar la región activa como se describe antes, se puede depositar una capa cargada altamente cargada con n sobre la capa activa y la rejilla se puede formar en esta capa. Esta capa puede no ser ópticamente activa y no absorbe ni exhibe ganancia. En su lugar, se bloquean los portadores de carga a ser inyectados dentro de la capa activa cada vez que no sea grabado. Esta estructura para un láser acoplado con ganancia emisor de borde se describe en C. Kazmierski, R. Robein, D. Mathoorasing , A. Ougazzaden y M. Filoche, IEEE, J. Select. Topics Quantum Electrón, vol 1, pp. 317-374, junio de 1995. La presente invención abarca modificar la estructura para hacer su superficie emisora y para incluir un desplazamiento de fase como se describe antes. Con referencia a la Figura 5, se muestra otra modalidad de una estructura 100 láser semiconductor emisor de luz. En esta modalidad, los electrodos 112, y 114 se proporcionan en la parte superior y en la parte inferior. Adyacente al electrodo 112 se encuentra un substrato 116 de n + lnP seguido por un amortiguador 118 de n-lnP. Una abertura 117 se proporciona en el electrodo 112. Una primera capa 120 de confinamiento de n-InGaAsP está provista, sobre la cual se ubica una región 122 activa compuesta de capas de InGaAsP o quantum de InGas separadas por capas de barrera InGaAsP o InGas. Entonces, la región 124 de confinamiento de p-InGaAsP es provista con una región 126 intermedia de p-lnP sobre la misma. Una rejilla 125 se forma en la siguiente capa, la cual es una capa 128 de absorción formada de p- o n-InGas o InGaAsP. Otra capa 130 intermedia de p-lnP es seguida por una capa 132 de tope de grabado de p-InGaAsP. Entonces, una capa 134 de revestimiento de p-lnP es provista junto con una capa 136 de tapa de p**-lnGas debajo del electrodo 114. Como se podrá apreciar, esta modalidad representa una rejilla de segundo orden (o más alta) que se forma al proporcionar una capa de absorción y de grabado y de otra forma retirar las mismas para formar un dispositivo acoplado con pérdida. La rejilla 125 está compuesta de elementos de absorción o pérdida periódicamente recurrentes. Cuando se toma junto con la capa 122 de ganancia continua (aunque la capa de ganancia no esté al mismo nivel que la capa de absorción) esta rejilla 125 se puede visualizar como una rejilla que tiene elementos 140 de alta ganancia periódicamente repetitiva y elementos 138 de baja ganancia (pero puede no haber ganancia o incluso puede haber una pérdida neta). La combinación de cualquier elemento 140 de alta ganancia y el elemento 138 de baja ganancia definen un periodo 142 para la rejilla 125. Un desplazamiento de fase de un cuarto de longitud de onda es provisto por medio de un diente 141 de desplazamiento de fase. Esto es equivalente al diente 26 de la primera modalidad al alterar un perfil de modo de campo cercano del láser. La Figura 6 muestra un estructura láser semiconductor de la Figura 5 es vista de extremo. Como se puede observar, una corriente se puede inyectar a través de los electrodos 112 y 114 para la estructura 100 láser semiconductor con el propósito de provocar el láser como se describe antes. Como en la Figura 2, el lomo proporciona el confinamiento lateral para el campo óptico. Como se describe antes con respecto a la rejilla acoplada con ganancia de la presente invención, la rejilla acoplada con pérdida de las Figuras 5 y 6 también incluye un método para mitigar el quemado del agujero espacial. En la modalidad acoplada con pérdida, el vaciado en la región activa se compensa por una generación del portador fotoexcitado en una capa de absorción. Otra vez, esto tiene el efecto de reducir el quemado del agujero espacial. Además, debido al traslape de la distribución de intensidad y la modulación de pérdida, la presente invención es más robusta a la retroalimentación externa (esto aplica igual al diseño acoplado de ganancia). Como lo podrán entender las personas experimentadas en la técnica, este efecto no es el caso para los diseños acoplados con índice de la técnica previa. La Figura 8 es un esquema de la intensidad óptica cercana al campo contra la distancia a lo largo de la cavidad del láser, y por lo general se aplica en ambas modalidades de la Figura 1 y 2 y 5 y 6 antes descritas. Como se muestra, a la mitad de la cavidad láser, el campo del modo 2 (el lóbulo doble divergente) ha sido modificado por un desplazamiento de fase para formar una cresta 144. De esta manera, la Figura 8 ilustra la necesidad de una abertura 16 en el electrodo 12 a la mitad de la cavidad para dejar que salga la señal como se muestra en la Figura 1. El esquema de la Figura 8 se puede comparar con el de la Figura 8a, y ahora se puede observar que la rejilla de período modulado, añade una uniformidad en la distribución de la densidad de fotones así como el redondeo de la cresta de las emisiones de superficie. La Figura 9 muestra una vista superior de otra modalidad de la presente invención, en donde la región 150 de la rejilla incluye porciones 152, 154 de extremo acabadas para un mejor desempeño. Como se puede observar, la rejilla 150 se puede escribir sobre una oblea 156 (mostrado por las líneas 158 punteadas) con las técnicas conocidas. La rejilla 150 así escrita puede estar rodeada por una región 160 que separa y protege la rejilla 150. Debido a que la presente invención es un dispositivo emisor de superficie, mejor que cortado, las porciones de extremo de la rejilla como en la técnica previa, son láser emisores de borde, la presente invención contempla el cortado hasta un límite necesario, en la región 160 adjunta no activa. De este modo, no ocurre el corte de la rejilla 150 durante el cortado y las propiedades de cada rejilla 150 se pueden diseñar específicamente, predeterminar y escribir de conformidad con las prácticas litográficas del semiconductor. De este modo, cada rejilla puede hacerse con un número integral de períodos de rejilla y cada rejilla adyacente en la oblea 156 se puede escribir para ser idéntica o diferente de sus vecinas.. La única limitación de la rejilla es la capacidad de escritura de las técnicas de fabricación del semiconductor. De manera importante, a diferencia de los láser de semiconductor emisores de borde, las propiedades de la rejilla no cambiarán cuando las estructuras de láser se empacan. La presente invención también abarca hacer las porciones 152, 154 de terminación de rejilla como regiones absorbentes. Esto se logra fácilmente al no inyectar corriente dentro de las regiones de terminación, ya que la capa activa absorbe cuando no se bombea por la inyección de carga. Como tal, estas regiones absorberán mucho la energía óptica producida y emite en la dirección horizontal, lo cual cumple con la función de los recubrimientos anti-ref lectores de la técnica previa sin requerir el acabado del borde. Tales regiones absorbentes se pueden formar fácilmente conforme se construyen las capas en la oblea durante la fabricación del semiconductor sin requerir pasos o materiales adicionales. De esta manera, se elimina el paso de acabado requerido en la técnica previa, lo que hace las estructuras 10 de láser de conformidad con la presente invención más económicas de producir que los láser emisores de borde. Por lo tanto se podrá apreciar que la presente invención contempla el cortado (cuando sea necesario o deseable) a través de una región 160 adjunta lejos del extremo real de la rejilla 150, por lo cual se evitan los problemas de la técnica previa asociada con el cortado de la rejilla y así introducir un desplazamiento de fase sin control dentro de la cavidad. Ahora se podrá comprender otra ventaja de la presente invención. La presente invención abarca un método para fabricar en donde no existe la necesidad de cortar los elementos individuales de la oblea, tampoco existe la necesidad de completar el acabado o empaquetamiento de extremo de la estructura láser antes de iniciar la prueba de funcionalidad de las estructuras láser. Por ejemplo, con referencia a la Figura 1, los electrodos 12, 14 se forman dentro de la estructura 10 mientras se construye la estructura y conserva la forma de oblea. Cada una de las estructuras 10 se puede aislar en forma eléctrica de las estructuras adyacente cuando está en forma de oblea, mediante un patrón y deposición apropiados de los electrodos en la oblea, lo que deja áreas de alta resistencia en las regiones 160 adjuntas entre las rejillas, como se mencionó antes. Por lo tanto, se pueden probar las propiedades eléctricas de cada una de las estructuras, antes de que ocurra el paso de empaquetamiento, simplemente al inyectar corriente dentro de cada estructura 150 de rejilla en la oblea. De este modo, las estructuras defectuosas se pueden descartar o rechaza antes de que se lleve a cabo el paso de empaquetamiento (aun antes del cortado), lo que significa que la producción de las estructuras láser de conformidad con la presente invención es mucho más eficiente y menos costosa que la técnica previa, en donde el empaquetamiento era complejo y era requerido antes de las pruebas. De este modo, los pasos de cortado, empaquetamiento y acabado de extremos para las estructuras defectuosas requerido en la técnica previa se elimina por la presente invención. La Figura 10 muestra otra modalidad de la presente invención, incluyendo una región 200 detectora ubicada en un lado de la región de rejilla. La región 200 detectora se puede formar integralmente con la estructura láser al invertir el impulso de las capas de la región 200 detectora para actuar como un f otodetector. El detector queda alineado inherentemente con el láser 10 emisor de superficie y se integra fácilmente al ser fabricado al mismo tiempo que la estructura láser, lo cual es económico. De esta forma, la salida de señal se puede detectar por el detector 200 y la calidad de la señal óptica, en términos de estabilidad de energía, se puede monitorear en tiempo real. Este monitoreo se puede utilizar con un circuito de retroalimentación externo para ajustar un parámetro, por ejemplo, por inyección de corriente, que se puede variar para controlar las pequeñas fluctuaciones de la energía de salida. Este sistema de retroalimentación permite a la presente invención proporcionar señales de salida estables y estáticas con el tiempo para sintonizar la señal de salida según sea requerido o para compensar los cambios en el ambiente como cambios de temperatura y otros que podrían afectar la señal de salida. Las variaciones en una señal óptica de salida se puede compensar por los cambios en un parámetro como la corriente inyectada dentro del láser. De esta forma, la presente invención contempla un detector incorporado con el propósito de establecer una fuente de señal estable, sobre una amplia variedad de condiciones, que tiene una longitud de onda de salida deseada. La Figura 11 es una vista superior de un arreglo de estructuras láser semiconductor de conformidad con la presente invención, todas formadas en un substrato 400 común único. En este caso, cada rejilla 24 se puede diseñar para producir una salida específica (señal específica) en términos de longitud de onda y energía de salida. La presente invención contempla tener cada una de las fuentes de señal adyacente que forman el arreglo a la misma longitud de onda o señal específica así como tener cada una de ellas con una diferente longitud de onda o señal específica. De este modo, la presente invención contempla una única estructura arreglada que entrega en forma simultánea un espectro de longitudes de onda individuales apropiadas para las comunicaciones de banda ancha de una pluralidad de estructuras láser semiconductor lado a lado. Cada estructura láser o fuente de señal se puede modular en forma independiente y después multiplexarse en una señal DWDM. Aunque se muestran tres para facilidad de ilustración, debido a la flexibilidad de diseño, el arreglo puede incluir de dos a cuarenta fuentes de señal de longitud de onda individual en un substrato 400 común. También, se podrá entender que en donde cada una de las fuentes láser está sintonizada a la misma frecuencia, y son coherentes, entonces el arreglo de N láser tendrá un factor de energía de N2- Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que las modalidades preferidas déla presente invención pueden sufrir cambios y alteraciones sin apartarse del espíritu de las reivindicaciones anexas. Algunas de las variaciones han sido descritas y serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica. Por ejemplo, mientras las estructuras preferidas se muestran para las capas de la estructura láser semiconductor de la invención, se pueden utilizar otras estructuras que producen resultados aceptables. Tales estructuras se pueden acoplar a pérdida o acoplarse a ganancia según sea conveniente. Lo que se considera importante es tener un desplazamiento de fase en la rejilla DFB del segundo orden y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial.

Claims (44)

REIVINDICACIONES

1. Una superficie emisora de láser semiconductor, caracterizada porque comprende: una estructura láser semiconductor que tiene una capa activa, capas de revestimiento opuestas contiguas a la capa activa, un substrato y electrodos mediante los cuales se puede inyectar corriente dentro de la estructura láser semiconductor para provocar que la estructura láser emita una señal de salida en la forma de por lo menos una emisión de superficie; una rejilla de difracción distribuida asociada con la capa activa de la estructura láser, la rejilla de difracción tienen una pluralidad de elementos de rejilla que tienen valores de ganancia mayor y menor periódicamente alternantes, cuando la corriente se inyecta dentro de la estructura láser, la rejilla tiene las medidas y la forma adecuadas para generar modos de guía de contra-marcha dentro de la cavidad; un medio para desplazar la fase de los modos guiados por contramarcha dentro de la cavidad para alterar el perfil de modo para aumentar la intensidad del campo cercano de la señal de salida; y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial que surge del perfil de modo alterado.

2. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada con ganancia ubicada en la capa activa, y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial que surge del perfil de modo alterado que comprende los elementos de rejilla alternantes que tienen un valor de ganancia más alto que tiene una característica que el índice de refracción de los elementos de rejilla de ganancia más alta disminuye conforme se aplica la ganancia en los elementos de rejilla, en donde la disminución en el índice de refracción mitiga el quemado longitudinal del agujero espacial.

3. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada a pérdida adyacente a la capa activa y un medio para mitigar el quemado de agujero espacial que surge del perfil de modo alterado, el cual comprende a los elementos de rejilla alternantes que tienen un valor de ganancia más bajo que tiene una característica que ocurre una generación del portador fotoexcitado suficiente conforme la ganancia aplicada aumenta para compensar el vaciado del portador en la capa activa en donde se mitiga el quemado del agujero espacial longitudinal.

4. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el medio para el desplazamiento de fase comprende un avance modulado formado en la rejilla.

5. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la rejilla de avance modulado tiene la dimensión y forma apropiadas para uniformar la densidad de fotones a través de la estructura láser.

6. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la rejilla de avance modulado genera un perfil de emisión de superficie con forma generalmente Gaussian.

7. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la rejilla de avance modulado provoca uno o más modos secundarios para tener emisiones de superficie cercanas a cero en el centro de la estructura láser.

8. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque la estructura láser semiconductor emite una segunda señal de salida en forma de una emisión de borde además de la señal emitida como una emisión de superficie.

9. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque cualquier par adyacente de los elementos de rejilla alternantes forman un período de rejilla y los elementos de rejilla que tienen un valor de ganancia más alto comprenden aproximadamente 75% de la longitud del período de rejilla.

10. Un arreglo de láser semiconductores emisores de superficie lado a lado de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque los láser están en la forma de un arreglo coherente de N láser para formar una fuente de bomba que tiene un factor de energía de N2.

11. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la rejilla de difracción distribuida es ópticamente activa y está formada en un medio de ganancia en la capa activa.

12. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es ópticamente activa y está formada en un medio de pérdida en el volumen de modo.

13. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida no es ópticamente activa y se forma de un material de bloqueo de corriente.

14. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla comprende un número entero de períodos de rejilla en cualquier lado del desplazamiento de fase.

15. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque la estructura también incluye una región adjunta que rodea por lo menos en forma parcial la rejilla en vista en planta.

16. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la región adjunta también incluye regiones absorbentes formadas integralmente ubicadas en cualquier extremo de la rejilla de difracción distribuida.

17. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además incluye una región adjunta que tiene un fotodetector.

18. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el fotodetector se forma integrado con la estructura láser.

19. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque además incluye un circuito de retroalimentación conectado con el fotodetector para comparar la señal de salida detectada con una señal de salida deseada.

20. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque además incluye un ajustador para ajustar una corriente de entrada para mantener la señal de salida en la característica deseada.

21. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la región adjunta se forma de un material que tiene una resistencia suficiente para aislar eléctricamente la rejilla, cuando el láser está en uso.

22. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque uno de los electrodos incluye una abertura emisora de señal.

23. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 1,2 ó 3, caracterizada porque uno de los electrodos tiene la forma y dimensiones apropiadas para confinar lateralmente un modo óptico dentro de una región a través de la cual se inyecta la corriente.

24. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque el electrodo de confinamiento lateral es un electrodo de lomo.

25. El arreglo de láser semiconductor emisores de superficie de conformidad con las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizada porque el arreglo incluye dos o más de los láser en un substrato común .

26. El arreglo de. láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con las reivindicación 25, caracterizado porque dos o más de los láser producen una señal de salida que tiene una diferente longitud de onda y la energía de salida y se pueden modular en forma individual.

27. El arreglo de láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con las reivindicación 26, caracterizado porque cada uno de los dos o más láser produce una señal de salida que tiene la misma longitud de onda.

28. Un método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: formar una pluralidad de estructuras láser semiconductor al formar en capas sucesivas en un substrato común de oblea; una primera capa de revestimiento, una capa activa y una segunda capa de revestimiento en el substrato de oblea; formar una pluralidad de rejillas de difracción distribuida asociadas con la capa activa en el substrato de oblea; formar un desplazador de fase en la rejilla para alterar el perfil de modo de una señal de salida desde el láser semiconductor; formar electrodos en cada una de las estructuras láser semiconductoras en el substrato oblea para inyectar corriente dentro de cada una de las rejillas; y probar cada una de las estructuras láser semiconductoras al inyectar una corriente de prueba dentro de las estructura, mientras al mismo tiempo se conectan con el substrato común de oblea.

29. El método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende el paso de formar simultáneamente regiones adjuntas entre la pluralidad de rejillas de difracción distribuida.

30. El método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende el paso de medir y dar forma a por lo menos uno de los electrodos asociados con cada rejilla para confinar lateralmente el modo óptico de cada una de las estructuras láser semiconductor.

31. El método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende el paso de formar en cualquier extremo de cada una de las rejillas una región absorbente en la región adjunta.

32. El método para fabricar láser semiconductores emisores de superficie de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende el paso de cortado la oblea a lo largo délas regiones adjuntas para formar un arreglo de láser.

33. Una superficie emisora de láser semiconductor, caracterizada porque comprende: una estructura láser semiconductor que tiene una capa activa, capas de revestimiento opuestas contiguas a la capa activa, un substrato y electrodos mediante los cuales se puede inyectar corriente dentro de la estructura láser semiconductor; y una rejilla de difracción distribuida asociada con la capa activa de la estructura láser, la rejilla de difracción tiene elementos de rejilla periódicamente alternantes, cada uno de los elementos de rejilla tiene un efecto de ganancia en donde el par adyacente de los elementos de rejilla incluye un elemento que tiene un efecto de ganancia relativamente alto y tiene un efecto de ganancia relativamente bajo, en donde la diferencia en tales efectos de ganancia provoca una señal de salida dentro del intervalo de 910nm a 990 nm, o 1200 nm a 1700 nm, y en donde la rejilla incluye desplazador de fase para alterar el perfil de modo de salida para facilitar el acoplamiento de la salida con loa fibra, y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial longitudinal.

34. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada con ganancia ubicada en la capa activa, y un medio para mitigar el quemado del agujero espacial que surge del perfil de modo alterado que comprende los elementos de rejilla alternantes que tienen un valor de ganancia más alto que tiene una característica que el índice de refracción de los elementos de rejilla de ganancia más alta disminuye conforme se aplica la ganancia en los elementos de rejilla, en donde la disminución en el índice de refracción mitiga el quemado longitudinal del agujero espacial.

35. La superficie emisora de láser semiconductor de conformidad con la reivindicación 33, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada a pérdida adyacente a la capa activa y un medio para mitigar el quemado de agujero espacial que surge del perfil de modo alterado, el cual comprende a los elementos de rejilla alternantes que tienen un valor de ganancia más bajo que tiene una característica que ocurre una generación del portador fotoexcitado suficiente conforme la ganancia aplicada aumenta para compensar el vaciado del portador en la capa activa en donde se mitiga el quemado del agujero espacial longitudinal.

36. Una superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas, el láser está caracterizada porque comprende: una estructura láser semiconductor que tiene una capa activa, capas de revestimiento opuestas contiguas a la capa activa, un substrato y electrodos mediante los cuales se inyecta la corriente dentro de la estructura láser semiconductor para producir una señal de salida en una banda de telecomunicaciones y una rejilla de difracción distribuida que tiene un desplazador de fase con las medidas y forma adecuadas para proporcionar luego de la inyección de corriente dentro de la estructura láser, el perfil de modo facilite el acoplamiento de la señal de salida con una fibra óptica.

37. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 36, caracterizada porque la rejilla es una rejilla de avance modulado.

38. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque la rejilla de avance modulado uniforma la densidad de fotones a través de la estructura láser.

39. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque la rejilla de avance modulado genera un perfil generalmente Gaussian de emisión de superficie, centrado en el centro de la estructura láser.

40. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 37, caracterizada porque la rejilla de avance modulado provoca que uno o más modos secundarios tenga emisiones de superficie cercanas a cero al centro de la estructura láser.

41. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 36, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida está compuesta de elementos de rejilla alternantes que definen un período de rejilla, en donde uno de los elementos es un elemento de ganancia relativamente alta y el elemento adyacente es un elemento de ganancia relativamente bajo y en donde la longitud del elemento de ganancia relativamente alto es de aproximadamente 0.75 veces la longitud del período de rejilla.

42. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 41, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada con ganancia en una región activa de la estructura.

43. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la reivindicación 36, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla acoplada a pérdida en el volumen de modo de la estructura.

44. La superficie emisora de láser semiconductor para producir señales de salida de características espaciales definidas de conformidad con la rei indicación 36, caracterizada porque la rejilla de difracción distribuida es una rejilla de bloqueo de corriente en la estructura láser semiconductor.